بررسی آیروآکوستیکی جریان اطراف ایرفویل به روش رهیافت‌های شبیه سازی گردابه‌های بزرگ، گردابه‌های جدا شده و میانگین زمانی رینولدز

انتخاب رهیافت مناسب شبیه‌سازی عددی و مدل آشفتگی متناسب با مسئله، همواره یک دغدغه جدی برای محققین در حوزه دینامیک سیالات محاسباتی است، به خصوص اگر محاسبات مورد نظر، تحلیل لایه مرزی آشفته و پدیده‌های مرتبط به آن را هدف قرار داده باشند، چون این محاسبات گذرا و پرهزینه هستند و محقق باید از ابتدا روش عددی مناسب را انتخاب کرده تا متحمل هزینه اضافی نشود. در این تحقیق 3 رهیافت عددی، میانگین زمانی رینولدز، شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ و شبیه‌سازی گردابه‌های جدا شده، جهت تعیین خصوصیات آیرودینامیکی و آیروآکوستیکی جریان روی مقطع naca0012 در شرایط جریانی خاص استفاده شده است. شرایط جریان انتخاب شده به گونه‌ای است که برای آن نتایج تست تجربی نیز وجود دارد. در این تحقیق از شبکه‌بندی که دارای متوسط (y+<5) است. این تحقیق نشان داد که با این شبکه بندی، رهیافت های میانگین زمانی رینولدز و شبیه سازی گردابه های جدا شده، ضریب فشار و نیروهای آیرودینامیکی اعمال شده روی مقطع را به خوبی پیش بینی می نمایند؛ اما مشخص می شود که رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ، به خوبی توانایی تشخیص لایه مرزی آشفته و شروع آن را دارد و به تبع آن خصوصیات آیروآکوستیکی مرتبط به آن را نیز بهتر تخمین میزند. در این تحقیق میزان بیشینه خطای رهیافت های میانگین زمانی رینولدز، شبیه سازی گردابه های جدا شده و شبیه سازی گردابه های بزرگ، در فرکانس های مختلف، برای تخمین سطح فشار صوت در دوردست، در مقایسه با نتایج تست تجربی موجود، به ترتیب 19%, 17% و %7 است.

Numerical Investigation of the Aeroacoustic Behaviours Around an Airfoil by LES, DES and RANS Aproachs

One of the challenging tasks in every computational fluid dynamic simulation, specifically those dealing with turbulent boundary layer and its subsequent phenomenon, is finding the suitable simulation method or turbulence model. In fact, finding the right method can save considerable amount of computational cost for the researchers. In this paper, aerodynamic and aeroacoustic characteristics of flow over NACA0012 airfoil have been investigated using three different turbulence models. These models include RANS, LES and DES. Experimental results are available for chosen flow condition and will be used for validation in every model considered. The results indicate that using RANS and DES aproachs can well predict the pressure coefficient and aerodynamic forces on the crosssection by grids having Y+