ВУЗы по физике Готовые работы по физике Как писать работы по физике Примеры решения задач по физике Решить задачу по физике онлайн

Моделирование спектра шума при обтекании системы тел


МОДЕЛИРОВАНИЕ СПЕКТРА ШУМА ПРИ ОБТЕКАНИИ СИСТЕМЫ ТЕЛ

ЦИЛИНДР-ПРОФИЛЬ КРЫЛА

М. В. Крапошин, И. Н. Сибгатуллин, С. В. Стрижак

НИЦ КИ, НИИ Механики МГУ, г. Москва, Россия, МГТУ им. Н. Э. Баумана

Снижение шума в авиации и на транспорте является актуальной задачей. Для определения и оценки уровня шума необходимо проводить эксперименты в безэховых камерах и математическое моделирование. Один из подходов в численном моделировании связан с гибридным методом, который включает в себя расчет вихревых нестационарных турбулентных течений газа на базе LES, акустические аналогии для расчета акустических полей в дальнем поле и быстрое преобразование Фурье для получения спектра шума. Одной из модельных задач в вычислительной аэроакустике является расчет обтекания тела в форме цилиндр-профиль крыла NACA0012. При обтекании таких систем возникают вихревые нестационарные турбулентные течения газа. Они являются источниками возмущений, распространяющихся в окружающей среде и создающих акустическое давление. Для данного примера существуют как результаты эксперимента, так и тестовые расчеты. Использование осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, замкнутых при помощи полуэмпирических моделей турбулентности, оказывается неэффективным при моделировании течений с нестационарными крупномасштабными вихревыми структурами. Для моделирования течения целесообразно использовать модель крупных вихрей и расчет крупномасштабных вихревых структур за телом при помощи интегрирования фильтрованных уравнений Навье-Стокса. Мелкие вихри, размер которых не превышает шага расчетной сетки, моделируются с помощью дифференциального уравнения для подсеточной кинетической энергии. Для дискретизации уравнений используется метод конечных объемов. Расчеты проведены с использованием модифицированных библиотек OpenFoam и нестационарного решателя pisoFoam. На входе расчетной области на средние значения накладываются случайные возмущения в виде белого шума. На стенке задаются условия непротекания и используются пристеночные функции. На выходе задаются условия продолжения потока или неотражающие граничные условия. Для расчета акустического давления и спектра шума SPL используется разработанная библиотека libAcoustics с акустической аналогией Керла. Для учета трехмерных эффектов в акустическую аналогии введена дополнительная поправка для расчета значений SPL. Для получения значений в частной области используется быстрое преобразование Фурье. Размеры расчетной области выбираются равными (-0.44; -0.56; 0) и (1.24; 0.56; 0.8) метра относительно положения центра цилиндра. Количество ячеек 1.34 и 2.6 млн. Расчеты проводились для значений с=0.1 м, d=0.01 м, V=72 м/с, ρ=1.2 кг/м3, μ=1.5*10(-5). Полученные значение числа Cтрухаля St=0.2 и интенсивности шума SPL были близки к экспериментальным значениям. Целесообразно расширить возможности разработанной ранее библиотеки libAcoustics и добавить акустическую аналогию Ффокса-Уилльямса-Хокингса (FW-H) для расчета SPL в дальнем поле. Расчеты проводились в лаборатории UniHUB (www. unihub. ru) и на суперкомпьютере Ломноносов.

Наташа

Автор

Наташа — контент-маркетолог и блогер, но все это не мешает ей оставаться адекватным человеком. Верит во все цвета радуги и не верит в теорию всемирного заговора. Увлекается «нефрохиромантией» и тайно мечтает воссоздать дома Александрийскую библиотеку.

Другие статьи


Похожая информация


Распродажа дипломных

Скидка 30% по промокоду Diplom2020

А ты боишься COVID-19?

Пройди опрос и получи промокод