AEROACOUSTIC ANALYSIS OF CAVITY – AIRFOIL INTERACTION

Year 2017, Volume: 19 Issue: 55, 279 - 294, 01.01.2017

Baha Zafer Onur Konan

Abstract

In this study, unsteady incompressible flow field and aerodynamically generated noise of 2D cavity flows are investigated. In the case of 2D flow fields, unsteady standard k-ε turbulence model is used for flow field to observe for different angle of attack of under different front edge angles. Computed numerical results for cavity are compared and validated with experimental measurement. Unsteady flow fields results are used to compute a cavity noise using Ffowcs William – Hawking (FW-H) Acoustics Analogy. The effect of cavity – airfoil interaction with passive control on the acoustic signal is studied and results are compared.Computed noise levels for cavity - airfoil interaction and passive control mechanism are investigated for microphone which are located at different position and the effect of unsteady flow field structure on acoustic signal especially on the range of 0 – 100 Hz are computed

Keywords

Cavity flow, Aeroacoustics, Pasive control, Acoustic analogy

KAVİTE – KANAT KESİTİ ETKİLEŞİMİNİN AEROAKUSTİK ANALİZİ

Abstract

Sunulan bu çalışmada zamana bağlı sıkıştırılamaz akış alanı
ve aerodinamik temelli gürültü iki boyutlu kavite geometrisi için
incelenmiştir. İki boyutlu zamana bağlı k-ε türbülans modeli farklı
hücum açılı kanat kesiti ve θ-eğimli ön duvar için akış alanı
çözümünde kullanılmıştır. Kavite geometrisi için hesaplanan
sayısal akış alanı sonuçları deneysel veriler ile karşılaştırılmış ve
doğrulanmıştır. Ffowcs William – Hawking (FW-H) Akustik
Analojisi zamana bağlı akış alanı sonuçları girdi verisi olarak
kullanılıp kavite gürültü seviyesi hesaplanmıştır. Kavite – kanat
kesiti etkileşiminde pasif kontrol yöntemlerinin akustik sinyal
üzerindeki etkisi çalışılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Kavite –
kanat kesiti ve pasif kontrol mekanizmaları için elde edilen
gürültü seviyeleri farklı konumlara yerleştirilmiş mikrofonlar ile
incelenmiş ve akış alanı içinde oluşan zamana bağlı yapıların
özellikle 0 - 100 Hz aralığında akustik sinyale etkidiği tayin
edilmiştir

Keywords

Kavite akışı, Aeroakustik, Pasif kontrol, Akustik analoji

References

• Lawson, S.J., Barakos, G.N. 2011. Review of Numerical Simulations for High-speed, Turbulent Cavity Flows, Progress in Aerospace Sciences, Cilt 47, s. 186-216.
• Cattafesta, L.N., III, Q. Song, D. Williams, C. Rowley, Alvi, F. 2008. Active Control of Flow-Induced Cavity Oscillations, Progress in Aerospace Sciences, Cilt 44 (7-8), s. 479-502.
• Colonius T., Rowley, C. W., Basu, A. On J. Oscillations in Two-dimentional Compressible Rectangular Cavities, Journal Fluid Mechanics, Cilt 455, s. 315–346.
• Khanal, B., Knowles, K., Saddington, A. 2009. Computational Study of Cavity Flowfield at Transonic Speeds, 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting including The New Aerospace Exposition, Aerospace Sciences Meetings. and
• Malone, J., Debiasi, M., Little, J., Samimy, M. 2009. Analysis of the Spectral Relationships of Cavity Tones in Subsonic Resonant Cavity Flows. Physics of Fluids, Cilt 21, s. 9- 15.
• Chen, H., Zhong, Q., Wang, X., Li, D. 2004. dependence of flow past a shallow open Technological Sciences, Cilt 57 (11), s. 2161–2171. number cavity, Science China
• Thangamani, V., Knowles, K., Saddington, A. J. 2014. The Effects Of Scaling on High Subsonic Cavity Flow Oscillations and Control", Journal of Aircraft, Cilt 51(2), s. 424-133.
• Tam, C.K.W. 2004. Computational Aeroacoustics: An Overview of Computational Challenges and Applications, International Journal of Compuational Fluid Dyamics, Cilt 18, s. 547–67.
• Lighthill, M. J. 1952. On Sound Generated Aerodynamically, I. General theory, Proc. R. Soc. Lond. A, Cilt 211, s. 564-587.
• Wagner, C., Hüttl, T., Sagaut, P. 2007. Large-Eddy Simulation for Acoustics. Cambridge University Press, 554s.
• Fluent Theory Guide, Ansys,Inc, Kasım 2013.
• Özsoy,E., Rambaud, P., Stitou, A., Riethmuller, M. L. 2005. Vortex Characteristics in Laminar Cavity Flow at Very Low Mach Number, Experiments in Fluids, Cilt 38, s. 133–145.
• Ffowcs Williams, J. E., Hawkings, D. L. 1969. Sound Generation by Turbulence and Surfaces in Arbitrary Motion, Royal Society London-Philosophical Trans Ser A, Cilt. 264, s. 321-342.
• Crook, S. D., Lau, T. C. W., Kelso, R. M. 2013. Three-dimensional flow within shallow, narrow cavities, Journal of Fluid Mechanics, Cilt 735, s. 587-612.
• Zafer, B. ve Coşgun, F. 2016. Zamana bağlı sıkıştırılamaz kavite akışının aeroakustik analizi, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 31 (3), s. 234- 249.