بررسی تاثیر مدلسازی و شبیه‌سازی گردابه‌ها بر محاسبات ایروآکوستیکی در جریان برشی همگن

انجام محاسبات صحیح ایروآکوستیکی مستلزم پیش‌بینی صحیح رفتار گردابه‌های جریان است. قدرت گردابه‌ها را می‌توان با هزینه کمتر (کا-امگا اس.اس.تی) مدل نمود یا با هزینه بیشتر (با ال.ای.اس) تا 90 درصد بصورت مستقیم شبیه‌سازی کرد. روش ترکیبی نیز با نام آی.دی.دی.ای.اس با دقت و هزینه میانی وجود دارد. در این پژوهش دقت این سه روش در محاسبه صوت ایرفویل ناکا-0012 در جریان برشی همگن و زاویه حمله 10.8 درجه مورد بررسی قرار گرفته است. دو مکانیسم 1-ریزش گردابه از لایه مرزی آرام و تداخل آن با لبه فرار و 2-امواج تولمن-شلیختینگ از عوامل اصلی ایجاد صوت در این تحقیق شناخته شدند. سطح فشار صوت‌ در بازه یک سوم اکتاو با داده‌های تجربی مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. ابتدا نتایج روش ال.ای.اس و سپس آی.دی.دی.ای.اس از نظر مقدار و روند تغییرات بهترین انطباق را با داده‌های تجربی نشان داده است. در بررسی شدت تضعیف صوت با فاصله مشخص شد که بخاطر نقش موثر گردابه‌های کوچک در صوت ال.ای.اس، و تضعیف سریع آنها با افزایش فاصله تا 1.2 متر، سطح فشار صوت در روش ال.ای.اس و آی.دی.دی.ای.اس‌ تقریبا برابر شده‌اند. با توجه به اینکه روش آی.دی.دی.ای.اس نیاز به مقررات سخت‌گیرانه برای فاصله‌های بی‌بعد δ x +  و δ z +  در نواحی نزدیک دیواره ندارد، این انتخاب باعث کاهش حدود 41 درصدی حجم شبکه محاسباتی در ازای کمتر از 2 دسیبل خطا گردیده است. بنابراین در کابردهای صنعتی مشابه می‌توان با تقریب مناسبی از روش آی.دی.دی.ای.اس به جای ال.ای.اس برای افزایش سرعت محاسبات و انجام مطالعه پارامتری استفاده نمود.

investigating the effect of modeling and simulation of vortices on aeroacoustic calculations in homogeneous shear flow

this study examines the accuracy of three different methods for calculating the aerodynamic noise of the naca-0012 airfoil in a homogeneous shear flow. the strength of flow vortices is crucial in aeroacoustic calculations, and it can be modeled more cost-effectively using the k-ω sst method or directly simulated up to 90% using large eddy simulation (les) with higher cost. additionally, a hybrid method called iddes, which offers moderate accuracy and cost, is also considered in this research. the primary sources of noise generation identified are vortex shedding from the laminar boundary layer and its interference with the trailing edge, as well as tollmien-schlichting waves. experimental data of the sound pressure level (spl) in 1/3 octave is used to validate the accuracy of the methods. the results indicate that les and iddes show the closest agreement with the experimental data, with les showing better accuracy. furthermore, when studying the intensity of sound attenuation with distance, it is observed that the rapid attenuation of small vortices in les leads to similar spls as iddes after a distance of 1.2 meters. moreover, since iddes does not require strict regulations for creating a near-wall grid, it reduces the computing mesh by approximately 41% with less than 2 db of error. this finding suggests that in similar applications, the iddes method can be used as a suitable approximation instead of les to expedite calculations and conduct parametric studies