Solución Conservada de Masa a la Ecuación de Ffowcs-Williams y Hawkings para Regiones de Fuente Compacta
Autores: Zhou, Zhiteng; Liu, Yi; Wang, Hongping; Wang, Shizhao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Solución Conservada de Masa a la Ecuación de Ffowcs-Williams y Hawkings para Regiones de Fuente Compacta
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Formulación de conservación de masa
Ffowcs-Williams-Hawkings
Flujo de masa espurio
Sonido en el campo lejano
Momento de velocidad
Término monopolo
Licencia
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Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Se propone una formulación conservadora de masa para la integral de Ffowcs-Williams-Hawkings (FW-H) con el fin de suprimir las contribuciones de flujo de masa espurio al sonido en el campo lejano a números de Mach muy bajos. Se emplean las condiciones del campo lejano y las suposiciones de la región de fuente compacta. Al utilizar derivadas de orden superior de la función de Green, se realiza una expansión del integrando en el término monopolo. Esta expansión transforma el término monopolo similar al flujo de masa en una serie que incluye diferentes órdenes de momento de velocidad. A números de Mach muy bajos, el término de orden cero es exactamente la contribución del flujo de masa espurio. La formulación conservadora de masa propuesta se confirma utilizando un dipolo no estacionario, un vórtice convectivo incomprensible bidimensional (2D), un flujo sobre un cilindro circular y un par de vórtices co-rotantes. Se añade un flujo de masa espurio adicional al dipolo no estacionario, al vórtice convectivo incomprensible 2D y a los flujos sobre un cilindro circular; y el flujo de masa espurio del par de vórtices co-rotantes proviene del residuo de una simulación de flujo incomprensible. Se encuentra que el sonido en el campo lejano es sensible al flujo de masa espurio en los casos del dipolo no estacionario y el vórtice convectivo incomprensible 2D. Luego, se presenta el cálculo de la expansión del término monopolo con el flujo sobre un cilindro circular. Se observó un rendimiento de convergencia rápida, lo que sugiere que la expansión requiere pocos recursos computacionales adicionales. Finalmente, se observa la dependencia de la frontera FW-H en el caso del par de vórtices co-rotantes y se elimina utilizando la formulación conservadora de masa propuesta.
Descripción
Se propone una formulación conservadora de masa para la integral de Ffowcs-Williams-Hawkings (FW-H) con el fin de suprimir las contribuciones de flujo de masa espurio al sonido en el campo lejano a números de Mach muy bajos. Se emplean las condiciones del campo lejano y las suposiciones de la región de fuente compacta. Al utilizar derivadas de orden superior de la función de Green, se realiza una expansión del integrando en el término monopolo. Esta expansión transforma el término monopolo similar al flujo de masa en una serie que incluye diferentes órdenes de momento de velocidad. A números de Mach muy bajos, el término de orden cero es exactamente la contribución del flujo de masa espurio. La formulación conservadora de masa propuesta se confirma utilizando un dipolo no estacionario, un vórtice convectivo incomprensible bidimensional (2D), un flujo sobre un cilindro circular y un par de vórtices co-rotantes. Se añade un flujo de masa espurio adicional al dipolo no estacionario, al vórtice convectivo incomprensible 2D y a los flujos sobre un cilindro circular; y el flujo de masa espurio del par de vórtices co-rotantes proviene del residuo de una simulación de flujo incomprensible. Se encuentra que el sonido en el campo lejano es sensible al flujo de masa espurio en los casos del dipolo no estacionario y el vórtice convectivo incomprensible 2D. Luego, se presenta el cálculo de la expansión del término monopolo con el flujo sobre un cilindro circular. Se observó un rendimiento de convergencia rápida, lo que sugiere que la expansión requiere pocos recursos computacionales adicionales. Finalmente, se observa la dependencia de la frontera FW-H en el caso del par de vórtices co-rotantes y se elimina utilizando la formulación conservadora de masa propuesta.