پیاده‌سازی و ارزیابی قیاس صوتی کرل به‌منظور پیش‌بینی نوفه دوردست برای یک هندسه مربعی

در این مقاله با هدف پیاده‌سازی، ارزیابی و اعتبار‌سنجی قیاس صوتی کرل در پیش‌بینی نوفه دوردست، جریان اطراف هندسه مربعی با اعداد رینولدز 46000 و 69000، در نرم‌افزار متن‌باز اوپن‌فوم شبیه‌سازی شده است. برای حل جریان تراکم‌ناپذیر از روش حل معادلات غیر‌دائم متوسط‌گیری‌شده به روش رینولدز با الگوی تلاطم کا‌ ‌‌امگا و رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ استفاده شده است. به‌منظور پیش‌بینی مقادیر تراز فشار صدا در دوردست با استفاده از قیاس صوتی کرل، داده‌برداری مقادیر نوسانات فشار روی سطح هندسه مربعی با استفاده از ابزار کاوشگر انجام شده است. در این مطالعه متوسط ضرایب آیرودینامیکی (ضرایب پسا و برا)، متوسط ضریب فشار و عدد استروهال بررسی شده و مشخص گردید که نوسانات نیروهای برآ، پسا و تلاطم جریان از عوامل تاثیر‌گذار بر تراز فشار صدا هستند. تراز فشار صدا در دور‌دست با رهیافت گردابه‌های بزرگ به خوبی پیش‌بینی شده است که در موقعیت دو شنونده مورد نظر برای اعداد رینولدز 46000 و 69000 به‌ترتیب مقدار 90/62 و 97/8 دسی‌بل است. در نهایت انطباق مقادیر تراز فشار صدا در دوردست از نرم‌افزار اوپن‌فوم با نتایج تجربی، نشان‌دهنده کارآیی و دقت روش ترکیبی ارائه‌شده در این مقاله و صحت قیاس صوتی کرل در نرم‌افزار اوپن‌فوم است.

Implementation and evaluation of Curle’s acoustic analogy in order to far-field noise prediction for a square geometry (Research Article)

In this paper, we aim to implement, evaluate and validate Curle rsquo;s acoustic analogy in predicting farfield noise emitted due to the turbulent flow around a twodimensional square geometry. Flow is considered to be incompressible with two Reynolds numbers of 46000 and 69000. Open source software OpenFOAM is utilized for flow simulation using both kw and large eddy simulation turbulence models. To predict farfield sound pressure levels, the Curle acoustic analogy implemented within the software and pressure fluctuations data over the surface of a square geometry have been used as one of the inputs to the Curle analogy. The average aerodynamic coefficients, mean pressure coefficients, and Strouhal number were determined and it was found that the fluctuations of lift and drag forces, as well as the turbulence intencity are the main factors affecting the far field sound pressure level. The farfield sound pressure is well predicted by a combination of large eddy simulation and Curle rsquo;s acoustic analogy, which at two different observer locations and two Reynolds numbers of 46000 and 69000, are 90.62 and 97.8 (dB), respectively. Finally, the agreement of numerically predicted farfield sound pressure level with the experimental results indicates the efficiency of Curle rsquo;s acoustic analogy incorporated within the OpenFoam.