Optimización de forma basada en adjuntos aeroacústicos y aerodinámicos de una entrada de motor aeroespacial axisimétrica
Autores: Monfaredi, Morteza; Asouti, Varvara; Trompoukis, Xenofon; Tsiakas, Konstantinos; Giannakoglou, Kyriakos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Optimización de forma basada en adjuntos aeroacústicos y aerodinámicos de una entrada de motor aeroespacial axisimétrica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Optimización aeroacústica
Modelo híbrido
Ffowcs Williams-Hawkings
B-Splines
Geometría axisimétrica
Continua basada en adjuntos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta una optimización aeroacústica continua basada en adjuntos, que utiliza un modelo híbrido que incluye la analogía acústica de Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H), para tener en cuenta el diseño multidisciplinario de tomas de aire de motores aéreos con geometría axisimétrica. Para optimizar dicha toma, se parametriza la generatriz de sus labios utilizando B-Splines, y se minimiza la energía contenida en el espectro de presión sonora, en la frecuencia de paso de las palas en receptores ubicados axisimétricamente alrededor del eje del motor. El motor no se incluye en la optimización y manifiesta su presencia a través de una serie temporal de presión estática calculada de forma independiente sobre el límite anular del dominio de simulación que corresponde a la entrada del ventilador. Aprovechando la axisimetría del caso, se resuelven las ecuaciones RANS 3D estacionarias en el marco de referencia rotatorio y se postprocesan para calcular las series temporales de las cantidades de flujo requeridas por la analogía FW-H. Así, se evita la solución numérica de las ecuaciones de flujo no estacionario y el costo general excesivo de la optimización. El gradiente de la función objetivo se calcula utilizando el método de adjuntos continuos, acoplado con la diferenciación analítica de la analogía FW-H. Las ecuaciones adjuntas también se resuelven en el marco de referencia rotatorio a través de un solucionador estacionario.
Descripción
Se presenta una optimización aeroacústica continua basada en adjuntos, que utiliza un modelo híbrido que incluye la analogía acústica de Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H), para tener en cuenta el diseño multidisciplinario de tomas de aire de motores aéreos con geometría axisimétrica. Para optimizar dicha toma, se parametriza la generatriz de sus labios utilizando B-Splines, y se minimiza la energía contenida en el espectro de presión sonora, en la frecuencia de paso de las palas en receptores ubicados axisimétricamente alrededor del eje del motor. El motor no se incluye en la optimización y manifiesta su presencia a través de una serie temporal de presión estática calculada de forma independiente sobre el límite anular del dominio de simulación que corresponde a la entrada del ventilador. Aprovechando la axisimetría del caso, se resuelven las ecuaciones RANS 3D estacionarias en el marco de referencia rotatorio y se postprocesan para calcular las series temporales de las cantidades de flujo requeridas por la analogía FW-H. Así, se evita la solución numérica de las ecuaciones de flujo no estacionario y el costo general excesivo de la optimización. El gradiente de la función objetivo se calcula utilizando el método de adjuntos continuos, acoplado con la diferenciación analítica de la analogía FW-H. Las ecuaciones adjuntas también se resuelven en el marco de referencia rotatorio a través de un solucionador estacionario.