Aplicación del esquema WENO de alto orden en el método CFD/FW-H para predecir el ruido tonal de interacción entre el rotor de un helicóptero y los vórtices
Autores: Sun, Yan; Shi, Yongjie; Xu, Guohua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Aplicación del esquema WENO de alto orden en el método CFD/FW-H para predecir el ruido tonal de interacción entre el rotor de un helicóptero y los vórtices
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Predicción
Helicóptero
Rotor
Ruido
WENO-Z
Esquema
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La predicción precisa del ruido de interacción de las palas del rotor de helicóptero con los vórtices (BVI) es un desafío. Este artículo presenta una implementación del esquema mejorado de séptima orden de pesos esencialmente no oscilatorios (WENO-Z) para predecir el ruido BVI del rotor utilizando un método numérico de alta resolución basado en las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds y las ecuaciones de Ffowcs Williams-Hawkings. El esquema WENO-Z mejorado de séptima orden se utiliza para minimizar la disipación numérica inherente del método de reconstrucción en el esquema centrado en el flujo monótono (MUSCL) para leyes de conservación, mejorando así la resolución del estela del rotor y la precisión de la predicción del ruido BVI. Se utiliza el método de celda ficticia de tres capas para garantizar que el flujo en la frontera mantenga una precisión de séptima orden. La efectividad del solucionador de flujo y del solucionador acústico se valida utilizando el rotor Helishape-7A y el rotor UH-1H, respectivamente. Se comparan el campo de flujo y las características del ruido BVI del rotor OLS obtenidas de los esquemas WENO-Z de quinto y séptimo orden con las del MUSCL de tercer orden para mallas de fondo gruesas y finas. Se comparan la resolución del estela, la precisión de la predicción del ruido y el costo computacional de los tres esquemas. Los resultados muestran que el esquema WENO de alto orden proporciona una mayor precisión para la simulación del campo de flujo y la predicción del ruido BVI que el MUSCL, pero el costo computacional del esquema WENO aumenta sustancialmente a medida que aumenta la resolución de la malla. Sin embargo, el esquema WENO puede predecir BVI utilizando una malla más gruesa que el MUSCL. El costo computacional del esquema WENO es relativamente bajo bajo la misma resolución de simulación del campo de flujo.
Descripción
La predicción precisa del ruido de interacción de las palas del rotor de helicóptero con los vórtices (BVI) es un desafío. Este artículo presenta una implementación del esquema mejorado de séptima orden de pesos esencialmente no oscilatorios (WENO-Z) para predecir el ruido BVI del rotor utilizando un método numérico de alta resolución basado en las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds y las ecuaciones de Ffowcs Williams-Hawkings. El esquema WENO-Z mejorado de séptima orden se utiliza para minimizar la disipación numérica inherente del método de reconstrucción en el esquema centrado en el flujo monótono (MUSCL) para leyes de conservación, mejorando así la resolución del estela del rotor y la precisión de la predicción del ruido BVI. Se utiliza el método de celda ficticia de tres capas para garantizar que el flujo en la frontera mantenga una precisión de séptima orden. La efectividad del solucionador de flujo y del solucionador acústico se valida utilizando el rotor Helishape-7A y el rotor UH-1H, respectivamente. Se comparan el campo de flujo y las características del ruido BVI del rotor OLS obtenidas de los esquemas WENO-Z de quinto y séptimo orden con las del MUSCL de tercer orden para mallas de fondo gruesas y finas. Se comparan la resolución del estela, la precisión de la predicción del ruido y el costo computacional de los tres esquemas. Los resultados muestran que el esquema WENO de alto orden proporciona una mayor precisión para la simulación del campo de flujo y la predicción del ruido BVI que el MUSCL, pero el costo computacional del esquema WENO aumenta sustancialmente a medida que aumenta la resolución de la malla. Sin embargo, el esquema WENO puede predecir BVI utilizando una malla más gruesa que el MUSCL. El costo computacional del esquema WENO es relativamente bajo bajo la misma resolución de simulación del campo de flujo.