Evaluaciones Rápidas de Integrales en la Formulación de Ffowcs Williams-Hawkings en Aeroacústica a Través del Método de Múltiples Rápidos
Autores: Zhang, Yadong; Liu, Yijun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Evaluaciones Rápidas de Integrales en la Formulación de Ffowcs Williams-Hawkings en Aeroacústica a Través del Método de Múltiples Rápidos
Categoría
Artes
Subcategoría
Música
Palabras clave
Enfoque
Método multipolar rápido
Aeroacústica
Dinámica de fluidos computacional
Analogía acústica de FW-H
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un nuevo enfoque para acelerar la evaluación de integrales de fuentes monopolo y dipolo a través del método de multipolos rápidos (FMM) en el dominio del tiempo para problemas aeroacústicos tridimensionales (3-D) generales en este artículo. En este enfoque, el campo aeroacústico se predice mediante un método híbrido que utiliza dinámica de fluidos computacional (CFD) para cálculos del campo de flujo en el campo cercano y la analogía acústica de Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) para predicciones del campo sonoro en el campo lejano. La evaluación de las integrales de superficie de los términos de fuente monopolo y dipolo que aparecen en la formulación FW-H se acelera mediante un FMM 3-D para reducir el costo computacional. El método propuesto se denomina Fast FW-H en este trabajo. Se demuestra el rendimiento y la eficiencia de la metodología propuesta utilizando varios ejemplos. Primero, se estudian las predicciones aeroacústicas para los casos de un monopolo acústico estacionario, un monopolo acústico en movimiento y un dipolo acústico estacionario en un flujo uniforme, mostrando generalmente un buen acuerdo con las soluciones analíticas. En segundo lugar, se estudia el campo sonoro que irradia de un flujo que pasa a través de un cilindro circular de longitud finita y la hélice de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) durante el vuelo hacia adelante, y se comparan los resultados computados obtenidos a través de los métodos FW-H y Fast FW-H en el dominio del tiempo con una superficie estacionaria y permeable. Se encuentra que la eficiencia computacional general de las soluciones del campo sonoro obtenidas a través del método Fast FW-H es aproximadamente dos veces más rápida que la eficiencia computacional del método FW-H original, lo que indica que este enfoque propuesto puede ser una herramienta computacional precisa y eficiente para modelar problemas aeroacústicos en el campo lejano.
Descripción
Se presenta un nuevo enfoque para acelerar la evaluación de integrales de fuentes monopolo y dipolo a través del método de multipolos rápidos (FMM) en el dominio del tiempo para problemas aeroacústicos tridimensionales (3-D) generales en este artículo. En este enfoque, el campo aeroacústico se predice mediante un método híbrido que utiliza dinámica de fluidos computacional (CFD) para cálculos del campo de flujo en el campo cercano y la analogía acústica de Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) para predicciones del campo sonoro en el campo lejano. La evaluación de las integrales de superficie de los términos de fuente monopolo y dipolo que aparecen en la formulación FW-H se acelera mediante un FMM 3-D para reducir el costo computacional. El método propuesto se denomina Fast FW-H en este trabajo. Se demuestra el rendimiento y la eficiencia de la metodología propuesta utilizando varios ejemplos. Primero, se estudian las predicciones aeroacústicas para los casos de un monopolo acústico estacionario, un monopolo acústico en movimiento y un dipolo acústico estacionario en un flujo uniforme, mostrando generalmente un buen acuerdo con las soluciones analíticas. En segundo lugar, se estudia el campo sonoro que irradia de un flujo que pasa a través de un cilindro circular de longitud finita y la hélice de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) durante el vuelo hacia adelante, y se comparan los resultados computados obtenidos a través de los métodos FW-H y Fast FW-H en el dominio del tiempo con una superficie estacionaria y permeable. Se encuentra que la eficiencia computacional general de las soluciones del campo sonoro obtenidas a través del método Fast FW-H es aproximadamente dos veces más rápida que la eficiencia computacional del método FW-H original, lo que indica que este enfoque propuesto puede ser una herramienta computacional precisa y eficiente para modelar problemas aeroacústicos en el campo lejano.