Análisis Aerodinámico y Aeroacústico de un Perfil Alar que Cambia Armónicamente Usando Mallado Dinámico
Autores: Abdessemed, Chawki; Bouferrouk, Abdessalem; Yao, Yufeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Artes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 6
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo explora las respuestas aerodinámicas y aeroacústicas de un perfil alar equipado con un flaps de borde de salida (TEF) que se deforma armónicamente. Se introduce un método de parametrización no estacionaria adaptado para la deformación armónica, que luego se acopla con mallas dinámicas para impulsar el proceso de deformación. Las características de turbulencia se calculan utilizando el modelo híbrido de Simulación de Vórtices Mezclados por Estrés (SBES) RANS-LES. El ruido tonal en el campo lejano se predice utilizando el método de analogía acústica de Ffowcs-Williams y Hawkings (FW-H) con correcciones para tener en cuenta los efectos a lo largo de la envergadura utilizando una longitud de correlación de la mitad de la cuerda del perfil alar. A varias frecuencias y amplitudes de deformación, se obtienen los espectros de ruido tonal aeroacústico 2D para un perfil alar NACA 0012 a un ángulo de ataque bajo (AoA = 4 grados), un número de Reynolds de 0.62 x 10 y un número de Mach de 0.115, respectivamente, y se predicen correctamente las frecuencias tonales dominantes. Los coeficientes aerodinámicos de la configuración no deformada muestran una buena concordancia con datos experimentales publicados y datos de LES 3D. Para el caso del TEF que se deforma armónicamente, los resultados muestran que es posible lograr un aumento de hasta el 3% en la eficiencia aerodinámica (L/D). Además, la deformación desplaza ligeramente el pico tonal predominante a frecuencias más altas, posiblemente debido a que el TEF en deformación causa una ruptura de los vórtices grandes en vórtices turbulentos más pequeños y de mayor frecuencia. Parece que amplitudes de deformación más grandes inducen niveles de presión sonora (SPL) más altos, y que todos los casos de deformación inducen el desplazamiento del pico tonal principal a una frecuencia más alta, con una reducción máxima de 1.5 dB en el SPL predicho. El enfoque de malla dinámica propuesto que incorpora un modelo SBES proporciona una estimación razonable del ruido tonal en el campo lejano del NACA 0012 a un costo computacional asequible. Por lo tanto, puede utilizarse como una herramienta numérica eficiente para predecir el ruido tonal emitido en el campo lejano de un ala en deformación en la etapa de diseño.
Descripción
Este trabajo explora las respuestas aerodinámicas y aeroacústicas de un perfil alar equipado con un flaps de borde de salida (TEF) que se deforma armónicamente. Se introduce un método de parametrización no estacionaria adaptado para la deformación armónica, que luego se acopla con mallas dinámicas para impulsar el proceso de deformación. Las características de turbulencia se calculan utilizando el modelo híbrido de Simulación de Vórtices Mezclados por Estrés (SBES) RANS-LES. El ruido tonal en el campo lejano se predice utilizando el método de analogía acústica de Ffowcs-Williams y Hawkings (FW-H) con correcciones para tener en cuenta los efectos a lo largo de la envergadura utilizando una longitud de correlación de la mitad de la cuerda del perfil alar. A varias frecuencias y amplitudes de deformación, se obtienen los espectros de ruido tonal aeroacústico 2D para un perfil alar NACA 0012 a un ángulo de ataque bajo (AoA = 4 grados), un número de Reynolds de 0.62 x 10 y un número de Mach de 0.115, respectivamente, y se predicen correctamente las frecuencias tonales dominantes. Los coeficientes aerodinámicos de la configuración no deformada muestran una buena concordancia con datos experimentales publicados y datos de LES 3D. Para el caso del TEF que se deforma armónicamente, los resultados muestran que es posible lograr un aumento de hasta el 3% en la eficiencia aerodinámica (L/D). Además, la deformación desplaza ligeramente el pico tonal predominante a frecuencias más altas, posiblemente debido a que el TEF en deformación causa una ruptura de los vórtices grandes en vórtices turbulentos más pequeños y de mayor frecuencia. Parece que amplitudes de deformación más grandes inducen niveles de presión sonora (SPL) más altos, y que todos los casos de deformación inducen el desplazamiento del pico tonal principal a una frecuencia más alta, con una reducción máxima de 1.5 dB en el SPL predicho. El enfoque de malla dinámica propuesto que incorpora un modelo SBES proporciona una estimación razonable del ruido tonal en el campo lejano del NACA 0012 a un costo computacional asequible. Por lo tanto, puede utilizarse como una herramienta numérica eficiente para predecir el ruido tonal emitido en el campo lejano de un ala en deformación en la etapa de diseño.