بررسي عددي اثر مكش جريان بر كاهش نويز آكوستيك حاصل از جريان روي يك استوانه سه بعدي

Numerical Study of the Effect of Flow Suction on the Reduction of Acoustic Noise Due to the Flow on a Three- Dimensional Cylinder

مقوله آيروآكوستيك، يكي از مباحث مهم در طراحي وسايل پرسرعت امروزي نظير هواپيماهاي غول پيكر و قطارهاي سريع السير است. در همين راستا تلاش بر اين است كه اين وسايل به گونه اي طراحي شوند كه حداقل نويز آيرديناميك را داشته باشند. استوانه به عنوان يك جسم پخ كاربردهاي گسترده اي در طراحي تجهيزات مختلف نظير ارابه فرود هواپيما دارد. بنابراين كاهش نويز استوانه مي تواند كاربردهاي گسترده اي داشته باشد. در اين مقاله يك روش براي كاهش نويز آيروآكوستيك حاصل از جريان روي استوانه ارايه و به صورت عددي مطالعه شده است. اين كار با مكش جريان به داخل شيارهايي روي استوانه انجام شده است. محاسبه عددي آكوستيك، به روش قياس آكوستيك لايت هيل و با به كارگيري معادلات موج فاكس ويليام هاوكينگز انجام شده است. حل جريان به صورت سه بعدي و گذرا با زمان و با استفاده از مدل اغتشاشي شبيه سازي گردابه هاي بزرگ انجام مي شود. مشخصات شيارها نظير ابعاد و فاصله آنها روي نويز آكوستيك توليدشده مورد مطالعه قرار داده شده است. نتايج حاصل نشان مي دهد كه روش كنترل فعال ارايه شده در اين مقاله، يك روش موثر و در عين حال ساده براي كنترل نويز است. استوانه مورد استفاده در تحقيق حاضر در جريان با سرعت 250كيلومتر بر ساعت صدايي حدود 110دسي بل توليد مي كند. مطابق نتايج به دست آمده مي توان گفت كه با چيدمان بهينه و تعداد شيارها و سرعت مناسب مكش جريان مي توان سطح صداي حاصل از استوانه را تا حدود 60دسي بل كاهش داد.

Aeroacoustics is one of the key issues in the design of high-speed modern devices such as giant aircraft and high-speed trains. In this regard, it is tried to design these devices in such a way to have at least aerodynamic noise. The cylinder, as a bluff body, is widely used in the design of various devices, such as a landing gear. Therefore, the reduction of cylinder noise can be widely used. In the present study, numerical solution is used to present a method for reducing the noise generated by flow on the cylinder. This is done by flow suction from the grooves on the cylinder. Acoustic numerical calculations were performed, using LightHill’s acoustic analog approach in the form of wave equations of Ffowcs-Williams & Hawkings model. The numerical solution is performed in the three-dimensional unsteady form, using the large eddy simulation turbulence model. The characteristics of the grooves, such as their dimensions and distance on the generated acoustic noise have been studied. The results show that the active control method presented in this paper is an effective and yet simple way to control noise. The cylinder used in the present study produces a noise of about 110 dB at a speed of 250 km/h. According to the results, it can be said that by optimally arranging the number of slots and creating a proper flow suction, its sound level can be reduced to about 60 dB.