Predicción de Ruido y Control Basado en Plasma de Flujos de Cavidad a un Alto Número de Mach
Autores: Cai, Hongming; Zhang, Zhuoran; Li, Ziqi; Li, Hongda
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Predicción de Ruido y Control Basado en Plasma de Flujos de Cavidad a un Alto Número de Mach
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Flujos de cavidad
Ingeniería aeroespacial
Niveles de ruido
Actuador de plasma
Dinámica de fluidos computacional
Alta velocidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Los flujos en cavidades son un fenómeno prevalente en la ingeniería aeroespacial, conocido por sus estructuras intrincadas y las fluctuaciones de presión sustanciales que surgen de las interacciones entre vórtices. El objetivo principal de esta investigación es predecir los niveles de ruido en flujos de cavidad a alta velocidad a Mach 4 para una cavidad rectangular caracterizada por una relación de aspecto de L/D = 7. Además, este estudio profundiza en la influencia del actuador de plasma en el control del ruido dentro del régimen de flujo de cavidad. Para analizar de manera integral las características acústicas y explorar estrategias efectivas de reducción de ruido, se establece una técnica de dinámica de fluidos computacional que combina una simulación de vórtices desprendidos retardados (DDES) y un modelo fenomenológico de plasma. Notablemente, el nivel de presión sonora total calculado (OASPL) y la velocidad inducida por plasma se alinean estrechamente con los datos experimentales, validando la fiabilidad del enfoque propuesto. Los resultados muestran que el actuador de plasma de descarga de barrera dieléctrica (DBD) cambia el rango de movimiento de un vórtice dominante en la cavidad para afectar el OASPL en el punto con el nivel máximo de ruido. El control del voltaje de excitación puede reducir el ruido de la cavidad en 2.27 dB como máximo, mientras que el control de la frecuencia de excitación solo puede reducir el ruido de la cavidad en 0.336 dB como máximo. Además, el aumento en la frecuencia de excitación puede resultar en presión sonora de alta frecuencia, pero la influencia se debilita con el aumento de la frecuencia de excitación. Los hallazgos destacan el potencial del actuador de plasma en la reducción del ruido en cavidades a altas velocidades de Mach.
Descripción
Los flujos en cavidades son un fenómeno prevalente en la ingeniería aeroespacial, conocido por sus estructuras intrincadas y las fluctuaciones de presión sustanciales que surgen de las interacciones entre vórtices. El objetivo principal de esta investigación es predecir los niveles de ruido en flujos de cavidad a alta velocidad a Mach 4 para una cavidad rectangular caracterizada por una relación de aspecto de L/D = 7. Además, este estudio profundiza en la influencia del actuador de plasma en el control del ruido dentro del régimen de flujo de cavidad. Para analizar de manera integral las características acústicas y explorar estrategias efectivas de reducción de ruido, se establece una técnica de dinámica de fluidos computacional que combina una simulación de vórtices desprendidos retardados (DDES) y un modelo fenomenológico de plasma. Notablemente, el nivel de presión sonora total calculado (OASPL) y la velocidad inducida por plasma se alinean estrechamente con los datos experimentales, validando la fiabilidad del enfoque propuesto. Los resultados muestran que el actuador de plasma de descarga de barrera dieléctrica (DBD) cambia el rango de movimiento de un vórtice dominante en la cavidad para afectar el OASPL en el punto con el nivel máximo de ruido. El control del voltaje de excitación puede reducir el ruido de la cavidad en 2.27 dB como máximo, mientras que el control de la frecuencia de excitación solo puede reducir el ruido de la cavidad en 0.336 dB como máximo. Además, el aumento en la frecuencia de excitación puede resultar en presión sonora de alta frecuencia, pero la influencia se debilita con el aumento de la frecuencia de excitación. Los hallazgos destacan el potencial del actuador de plasma en la reducción del ruido en cavidades a altas velocidades de Mach.