Un Estudio Numérico sobre la Mitigación del Ruido de Aeronaves Utilizando Conceptos de Estator Poroso
Autores: Teruna, Christopher; Rego, Leandro; Casalino, Damiano; Ragni, Daniele; Avallone, Francesco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un Estudio Numérico sobre la Mitigación del Ruido de Aeronaves Utilizando Conceptos de Estator Poroso
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Manuscrito
Tecnología de reducción de ruido
Palas de estator poro-serradas
Etapa del ventilador
Poro-serraciones
Efectos aerodinámicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Este manuscrito presenta la aplicación de una tecnología de reducción de ruido recientemente desarrollada, constituida por palas de estator poro-serradas en un modelo de avión a escala real, con el fin de reducir el ruido de interacción rotor-estator en la etapa del ventilador. Este estudio se llevó a cabo utilizando el solucionador comercial de Boltzmann en red 3DS-SIMULIA PowerFLOW. La simulación combina el fuselaje del Modelo de Investigación Común de Alto Despegue de la NASA con una etapa de ventilador a gran escala del banco de pruebas de diagnóstico de origen. Las poro-serraciones en las palas del estator se han modelado basándose en una espuma metálica con dos valores diferentes de porosidad. Los resultados evidencian que las poro-serraciones inducen separación de flujo en las palas del estator, particularmente cerca del buje de la etapa del ventilador. En consecuencia, el empuje generado por la etapa de ventilador modificada es menor y la emisión de ruido de banda ancha a bajas frecuencias se ve aumentada. Sin embargo, los componentes de ruido tonal en la frecuencia de paso de la pala y sus armónicos se mitigan hasta en 9 dB. Las poro-serraciones con menor porosidad logran un mejor equilibrio entre la emisión de ruido y la penalización de empuje. Se llevó a cabo un intento de optimización limitando la aplicación de porosidad cerca de la punta de las palas del estator. El tratamiento mejorado del borde de ataque logra un total de dB en la reducción del nivel de potencia sonora mientras que la penalización de empuje se mantiene por debajo del %. Esto demuestra que los efectos aerodinámicos de un tratamiento del borde de ataque deben tenerse en cuenta durante la fase de diseño para beneficiarse plenamente de su capacidad de reducción de ruido.
Descripción
Este manuscrito presenta la aplicación de una tecnología de reducción de ruido recientemente desarrollada, constituida por palas de estator poro-serradas en un modelo de avión a escala real, con el fin de reducir el ruido de interacción rotor-estator en la etapa del ventilador. Este estudio se llevó a cabo utilizando el solucionador comercial de Boltzmann en red 3DS-SIMULIA PowerFLOW. La simulación combina el fuselaje del Modelo de Investigación Común de Alto Despegue de la NASA con una etapa de ventilador a gran escala del banco de pruebas de diagnóstico de origen. Las poro-serraciones en las palas del estator se han modelado basándose en una espuma metálica con dos valores diferentes de porosidad. Los resultados evidencian que las poro-serraciones inducen separación de flujo en las palas del estator, particularmente cerca del buje de la etapa del ventilador. En consecuencia, el empuje generado por la etapa de ventilador modificada es menor y la emisión de ruido de banda ancha a bajas frecuencias se ve aumentada. Sin embargo, los componentes de ruido tonal en la frecuencia de paso de la pala y sus armónicos se mitigan hasta en 9 dB. Las poro-serraciones con menor porosidad logran un mejor equilibrio entre la emisión de ruido y la penalización de empuje. Se llevó a cabo un intento de optimización limitando la aplicación de porosidad cerca de la punta de las palas del estator. El tratamiento mejorado del borde de ataque logra un total de dB en la reducción del nivel de potencia sonora mientras que la penalización de empuje se mantiene por debajo del %. Esto demuestra que los efectos aerodinámicos de un tratamiento del borde de ataque deben tenerse en cuenta durante la fase de diseño para beneficiarse plenamente de su capacidad de reducción de ruido.