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
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
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.
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.