بررسی عددی تاثیر فینلت‌های مستطیل‌شکل بر نویز لبه فرار صفحه تخت در جریان لایه مرزی آشفته

در این پژوهش، اثر فینلت‌های مستطیل شکل بر نویز لبه فرار یک صفحه تخت در جریان لایه مرزی آشفته تراکم ناپذیر با عدد ماخ 0.06 به صورت عددی مطالعه شده است. فینلت‌ها در بالادست لبه فرار صفحه تخت و با دو فاصله عرضی 1.5 و 0.9 میلیمتر مدل شده‌اند. برای شبیه‌سازی عددی جریان لایه مرزی آشفته روی صفحه تخت از رهیافت شبیه‌سازی گردابه بزرگ با مدل آشفته‌ساز جریان ورودی لاند در کد متن‌باز اوپنفوم استفاده شده است. ابزار کاوشگر برای داده‌برداری از میدان فشار و سرعت استفاده شده است. کاربرد فینلت‌ها سبب افزایش چگالی طیفی نوسانات فشار در بازه فرکانسی پایین تا میانی و کاهش آن در فرکانس‌های بالا در موقعیت‌های بین و پایین‌دست فینلت‌ها شده است. همچنین طول مشخصه عرضی نوسانات فشار افزایش و سرعت جابجایی ساختارهای گردابه‌ای در محدوده لبه‌فرار صفحه تخت کاهش یافته و کاهش فاصله عرضی فینلت‌ها سبب تشدید اثر آن‌ها شده است. فینلت‌ها سبب کاهش سرعت متوسط و افزایش شدت آشفتگی در محدوده پایین‌دست جریان شده و کاهش فاصله عرضی فینلت‌ها سبب تشکیل یک لایه برشی قویتر بر روی آن‌ها و گسترش محدوده پناهگاه برشی در پایین‌دست فینلت‌ها شده است. با توجه به نتایج پیش‌بینی نویز دوردست با آنالوژی کرل، فینلت‌ها با فاصله عرضی 1.5 میلیمتر سبب کاهش اندک نویز تا حدود 0.3 دسی‌بل و فینلت‌های با فاصله عرضی 0.9 میلیمتر سبب افزایش نویز تا حدود 1 دسی‌بل در محدوده لبه فرار صفحه تخت شده است.

Numerical study of the effect of rectangular finlets on the turbulent boundary layer trailing edge noise of a flat edge

In this study, the effect of rectangular finlets on the trailing edge noise of a flat plate in an incompressible turbulent boundary layer with Mach number 0.06 has been studied numerically. The finlets are modeled upstream of the trailing edge of the flat plate with two spanwise spacing of 1.5 and 0.9 mm. Large eddy simulation (LES) approach with Lund inflow generation model in open source code of OpenFOAM has been used to simulate the turbulent boundary layer flow. Probe utility has been used for pressure and velocity data acquisitions. The finlets have increased the PSD of pressure fluctuations in the low to mid frequencies and decreased it at high frequencies between and downstream of the finlets. Also, the spanwise length scale of the pressure fluctuations increases but the eddy convection velocity is reduced and their effects has intensified by the reduction of the spanwise spacing. The mean velocity decreases but the turbulence intensity increases downstream of the finlets. The reduction of the spanwise spacing of the finlets results in the formation of a stronger shear layer and the extension of the shear sheltering area downstream of the finlets. According to the results of the farfield noise prediction with Curle analogy, finlets with the spacing of 1.5 mm have slightly reduced the noise about 0.3dB but the finlets with the spacing of 0.9 mm have increased the trailing edge noise of the flat plate, about 1dB.