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El Enfoque Euleriano-Lagrangiano para la Investigación Numérica de un Campo Acústico Generado por un Flujo de Gás-Gota a Alta Velocidad

Autores: Melnikova, Valeriia G.; Epikhin, Andrey S.; Kraposhin, Matvey V.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

El Enfoque Euleriano-Lagrangiano para la Investigación Numérica de un Campo Acústico Generado por un Flujo de Gás-Gota a Alta Velocidad


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Modelado numérico
Flujos de gas-gota
Aeroacústica
Biblioteca OpenFOAM
Modelo lagrangiano
Propiedades acústicas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta el enfoque Euleriano-Lagrangiano para la modelización numérica de flujos de gas-gota a alta velocidad y aeroacústica. El enfoque híbrido propuesto se implementa utilizando la biblioteca OpenFOAM y dos métodos diferentes. El primer método se basa en un método de aproximación de términos convectivos híbridos que emplea un esquema de Kurganov-Tadmor y PIMPLE. El segundo método emplea las ecuaciones dinámicas de gas regularizadas o cuasi-gas. La parte Lagrangiana de la descripción del flujo utiliza el modelo de nube de OpenFOAM. Dentro de este modelo, las gotas inyectadas se simulan como paquetes (parcelas) de partículas con masa y diámetro constantes dentro de cada parcela. Según este modelo, las parcelas que se mueven en el flujo de gas podrían experimentar desaceleración, calentamiento, evaporación y ruptura debido a inestabilidades hidrodinámicas. El ruido acústico en el campo lejano se predice utilizando la analogía de Ffowcs Williams y Hawking. El modelo Lagrangiano se verifica utilizando los casos con evaporación y movimiento de gotas. La investigación numérica de la inyección de microchorros de agua en el chorro caliente idealmente expandido permitió estudiar las propiedades acústicas y las estructuras de flujo que surgieron debido a la interacción del gas y el líquido. Los resultados de la simulación mostraron que la inyección de agua con una tasa de flujo másico igual al 13% de la tasa de flujo másico del chorro de gas redujo el ruido en aproximadamente 2 dB. Este resultado coincidió bien con las observaciones experimentales, donde la reducción máxima del ruido fue de aproximadamente 1.6 dB.

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