Predicciones de Ruido en Turbomáquinas: Presente y Futuro
Autores: Moreau, Stéphane
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Artes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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En los futuros turboengines de relación de derivación ultra alta, se espera que el ruido de la turbomaquinaria (principalmente de los ventiladores y las etapas de turbina) aumente significativamente. Se presenta una revisión de modelos analíticos y métodos numéricos para obtener tanto las contribuciones tonales como las de banda ancha de tales fuentes de ruido. Los primeros se basan en métodos híbridos que acoplan la respuesta a ráfagas sobre placas planas muy delgadas de longitud de cuerda finita, ya sea aisladas o en cascada, y analogías acústicas en campo libre y en un conducto. Los últimos generan ruido tonal con simulaciones de Navier-Stokes promediadas en Reynolds no estacionarias (u-RANS) y ruido de banda ancha con simulaciones de grandes remolinos (LES). Se demuestra que los modelos analíticos proporcionan buenas y rápidas estimaciones del sonido en las etapas de pre-diseño y separan fácilmente las diferentes fuentes de ruido. Las simulaciones u-RANS ahora son capaces de dar estimaciones precisas del ruido tonal de las configuraciones más complejas de ventiladores asimétricos y heterogéneos con palas de guía de salida (OGV). Se han logrado simulaciones LES con modelado de pared en configuraciones de etapa reescaladas en todos los componentes: una etapa de compresor de baja presión, una etapa de turbina de alta presión transónica y una configuración de ventilador-OGV con buenas predicciones del nivel de potencia sonora general para esta última. En este caso, las simulaciones híbridas de Lattice-Boltzmann/simulaciones de grandes remolinos también parecen ser una excelente alternativa para obtener ambas contribuciones con precisión al mismo tiempo.
Descripción
En los futuros turboengines de relación de derivación ultra alta, se espera que el ruido de la turbomaquinaria (principalmente de los ventiladores y las etapas de turbina) aumente significativamente. Se presenta una revisión de modelos analíticos y métodos numéricos para obtener tanto las contribuciones tonales como las de banda ancha de tales fuentes de ruido. Los primeros se basan en métodos híbridos que acoplan la respuesta a ráfagas sobre placas planas muy delgadas de longitud de cuerda finita, ya sea aisladas o en cascada, y analogías acústicas en campo libre y en un conducto. Los últimos generan ruido tonal con simulaciones de Navier-Stokes promediadas en Reynolds no estacionarias (u-RANS) y ruido de banda ancha con simulaciones de grandes remolinos (LES). Se demuestra que los modelos analíticos proporcionan buenas y rápidas estimaciones del sonido en las etapas de pre-diseño y separan fácilmente las diferentes fuentes de ruido. Las simulaciones u-RANS ahora son capaces de dar estimaciones precisas del ruido tonal de las configuraciones más complejas de ventiladores asimétricos y heterogéneos con palas de guía de salida (OGV). Se han logrado simulaciones LES con modelado de pared en configuraciones de etapa reescaladas en todos los componentes: una etapa de compresor de baja presión, una etapa de turbina de alta presión transónica y una configuración de ventilador-OGV con buenas predicciones del nivel de potencia sonora general para esta última. En este caso, las simulaciones híbridas de Lattice-Boltzmann/simulaciones de grandes remolinos también parecen ser una excelente alternativa para obtener ambas contribuciones con precisión al mismo tiempo.