Uma nova ferramenta de aeroacústica computacional baseada em simulações RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) foi desenvolvida para a predição do ruído gerado pelo escoamento tri-dimensional de jatos complexos. O método é denominado de LRT o qual surgiu da combinação da analogia acústica de Lighthill com o método de acústica geométrica Ray-Tracing. A grande vantagem da utilização do método LRT para predições de ruído é que este determina não apenas as fontes sonoras presentes no escoamento, mas também modela os efeitos da interação fluidoacústica e, sua influência no ruído em um campo distante. Esta característica tornou-se extremamente importante para a indústria de motores aeronáuticos já que investigações em bocais assimétricos estão atualmente em andamento devido à necessidade de redução de ruído. O método LRT é uma ferramenta relativamente rápida de predição de ruído de jatos baseado na Analogia Acústica de Lighthill e que usa como dados de entrada os resultados obtidos à partir de uma simulação RANS do escoamento. A interação fluidoacústica é calculada através da utilização da Teoria de Traçamento de Raios. O método LRT foi formulado como um método tri-dimensional e, portanto, não possui limitações de aplicabilidade para a predição sonora em relação ao tipo de escoamento ou à geometria do bocal. Diversas simulações numéricas foram conduzidas com sucesso para uma grande variedade de escoamento de jatos (jatos simples, coaxiais e assimétricos) utilizando o LRT como uma ferramenta de engenharia. O resultado deste trabalho é uma ferramenta numérica que permite a realização de predições de ruído para casos de escoamento de jatos complexos, assim como possibilita sua aplicação para a investigação de efeitos de interação do escoamento do jato com superfícies hiper-sustentadoras no campo acústico. Adicionalmente, o método LRT pode ser aplicado para complementar análises experimentais possibilitando, portanto, um melhor entendimento sobre os mecanismos fluidodinâmicos e acústicos presentes em escoamentos de jatos complexos. / A novel computational aeroacoustics tool based on RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes method) is developed for predicting the noise generated by complex three-dimensional jet flows. The new method is called LRT which arises from the combination of Lighthills acoustic analogy with Ray-Tracing acoustics. The powerful advantage of applying the LRT method for noise predictions is that it calculates not only the noise sources but it also models and takes into account sound-flow interaction effects without any geometric simplification, such as flow symmetries of the problem. This is now a strong requirement from aero-engines manufactures since investigations on asymmetric nozzles, as a means of noise reductions are in progress. The LRT method is a relatively fast jet noise prediction tool based on Lighthills Acoustic Analogy and it uses a Reynolds-Average Navier-Stokes (RANS) computational fluid dynamics (CFD) simulation as input information. The sound-flow interaction is computed by solving the propagation using Ray-Tracing equations. The LRT method has been formulated as a general three-dimensional method and it has no restrictions on the type of the flow field or nozzle geometry for noise prediction. Successful numerical noise predictions have been carried out for a variety of jet flows (single, coaxial and asymmetric jets) using the LRT as an engineering tool. The outcome from this thesis is a numerical tool that allows noise predictions of complex exhaust systems and the variations in sound field due to modifications of the flow field generated by the interaction of the jet flow with high-lift surfaces. In addition, the LRT method can be applied to complement experimental analysis providing a better understanding about the flow and acoustics mechanisms for complex jets.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-02072012-163931 |
| Date | 21 October 2011 |
| Creators | Silva, Carlos Roberto Ilário da |
| Contributors | Meneghini, Julio Romano |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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