Cálculo del espectro acústico de un vórtice cilíndrico en gas viscoso y conductor de calor basado en las ecuaciones de Navier-Stokes
Autores: Petrova, Tatiana; Shugaev, Fedor
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2016
Acceso abierto
Artículo científico
2016
Cálculo del espectro acústico de un vórtice cilíndrico en gas viscoso y conductor de calor basado en las ecuaciones de Navier-Stokes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Interesante problema
Aero-hidrodinámica
Radiación de sonido
Estructura vorticial
Ecuaciones de Navier-Stokes
Frecuencia natural
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Un problema extremadamente interesante en aero-hidrodinámica es la radiación de sonido de una única estructura vorticial. Actualmente, este tipo de problema se considera principalmente para un medio incompresible. En este artículo se desarrolló un método para tener en cuenta la viscosidad y conductividad térmica del gas. Se investigó la frecuencia de radiación acústica de un vórtice cilíndrico en una pared plana en un gas viscoso que conduce calor (aire). El problema se resuelve sobre la base de las ecuaciones de Navier-Stokes utilizando el enfoque de pequeña vorticidad inicial. Se utiliza la expansión de potencia de funciones desconocidas en una serie con un pequeño parámetro (vorticidad). Se muestra que hay oscilaciones de alta frecuencia moduladas por una señal de baja frecuencia. El valor de la alta frecuencia permanece constante durante un largo período de tiempo. Por lo tanto, la alta frecuencia se puede considerar una frecuencia natural de radiación del vórtice. El valor de la frecuencia natural depende solo del radio inicial del vórtice cilíndrico, y no depende de la intensidad de la vorticidad inicial. Como era de esperar desde consideraciones físicas, la frecuencia natural disminuye exponencialmente a medida que aumenta el radio inicial del cilindro. Además, la frecuencia natural difiere de la de las oscilaciones dentro del cilindro inicial y en el dominio exterior. Los resultados del artículo pueden ser de interés para la aeroacústica y la modelización de tornados.
Descripción
Un problema extremadamente interesante en aero-hidrodinámica es la radiación de sonido de una única estructura vorticial. Actualmente, este tipo de problema se considera principalmente para un medio incompresible. En este artículo se desarrolló un método para tener en cuenta la viscosidad y conductividad térmica del gas. Se investigó la frecuencia de radiación acústica de un vórtice cilíndrico en una pared plana en un gas viscoso que conduce calor (aire). El problema se resuelve sobre la base de las ecuaciones de Navier-Stokes utilizando el enfoque de pequeña vorticidad inicial. Se utiliza la expansión de potencia de funciones desconocidas en una serie con un pequeño parámetro (vorticidad). Se muestra que hay oscilaciones de alta frecuencia moduladas por una señal de baja frecuencia. El valor de la alta frecuencia permanece constante durante un largo período de tiempo. Por lo tanto, la alta frecuencia se puede considerar una frecuencia natural de radiación del vórtice. El valor de la frecuencia natural depende solo del radio inicial del vórtice cilíndrico, y no depende de la intensidad de la vorticidad inicial. Como era de esperar desde consideraciones físicas, la frecuencia natural disminuye exponencialmente a medida que aumenta el radio inicial del cilindro. Además, la frecuencia natural difiere de la de las oscilaciones dentro del cilindro inicial y en el dominio exterior. Los resultados del artículo pueden ser de interés para la aeroacústica y la modelización de tornados.