Evaluación de Modelos de Turbulencia para Aeroacústica de Flujo en Cilindros
Autores: Wang, Xiao; Bhushan, Shanti; Sescu, Adrian; Luke, Edward; Manshoor, Bukhari; Hattori, Yuji
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Evaluación de Modelos de Turbulencia para Aeroacústica de Flujo en Cilindros
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Simulaciones
Cilindro circular
Número de Reynolds
Ondas acústicas
DNS
Ruido
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Se realizan simulaciones numéricas para flujos sobre un cilindro circular a un número de Reynolds que varía de 150 a 5000 y un número de Mach de 0.2, para evaluar la capacidad predictiva de URANS y RANS/LES híbrido para la generación y propagación de ondas acústicas. Se realizan simulaciones numéricas directas (DNS) complementarias para generar conjuntos de datos de validación y proporcionar más información sobre el problema. Las predicciones de DNS muestran que el ruido inducido por la separación de vórtices se radia principalmente en un ángulo de 90 grados con respecto a la dirección del estela y dicta la frecuencia dominante de las ondas de presión sonora. La turbulencia domina el ruido en el estela de campo cercano, resultando en un espectro de presión de banda ancha. URANS subestima y sobreestima los niveles de ruido en la región de la estela y en la dirección normal al flujo libre, respectivamente, lo que se atribuye a su incapacidad para predecir con precisión el contenido de energía cinética turbulenta. Los cálculos híbridos de RANS/LES, utilizando un esquema de reconstrucción de gradiente basado en optimización de baja disipación de segundo orden en una malla que es tres veces más gruesa que la DNS, proporcionan una predicción precisa de los niveles de ruido en el campo lejano, excepto en la región de la estela, donde son sobreestimativos.
Descripción
Se realizan simulaciones numéricas para flujos sobre un cilindro circular a un número de Reynolds que varía de 150 a 5000 y un número de Mach de 0.2, para evaluar la capacidad predictiva de URANS y RANS/LES híbrido para la generación y propagación de ondas acústicas. Se realizan simulaciones numéricas directas (DNS) complementarias para generar conjuntos de datos de validación y proporcionar más información sobre el problema. Las predicciones de DNS muestran que el ruido inducido por la separación de vórtices se radia principalmente en un ángulo de 90 grados con respecto a la dirección del estela y dicta la frecuencia dominante de las ondas de presión sonora. La turbulencia domina el ruido en el estela de campo cercano, resultando en un espectro de presión de banda ancha. URANS subestima y sobreestima los niveles de ruido en la región de la estela y en la dirección normal al flujo libre, respectivamente, lo que se atribuye a su incapacidad para predecir con precisión el contenido de energía cinética turbulenta. Los cálculos híbridos de RANS/LES, utilizando un esquema de reconstrucción de gradiente basado en optimización de baja disipación de segundo orden en una malla que es tres veces más gruesa que la DNS, proporcionan una predicción precisa de los niveles de ruido en el campo lejano, excepto en la región de la estela, donde son sobreestimativos.