Turbulencia sintética de bajo ruido adaptada a condiciones de contorno periódico lateral
Autores: Rigall, Tommy; Cotté, Benjamin; Lafon, Philippe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Turbulencia sintética de bajo ruido adaptada a condiciones de contorno periódico lateral
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Síntesis de turbulencia
Condiciones de contorno periódicas laterales
Simulaciones de grandes remolinos compresibles
Aplicaciones aeroacústicas
Perturbaciones sintéticas
Método de modos aleatorios de Fourier
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El presente trabajo está dedicado a la síntesis de turbulencia adaptada a condiciones de contorno periódicas laterales para cálculos directos de ruido a través de simulaciones de grandes remolinos compresibles. La turbulencia sintética puede ser esencial para aplicaciones aeroacústicas al calcular el ruido de entrada turbulenta de un perfil alar o para capturar con precisión el comportamiento de las capas límite. Este comportamiento determina tanto el ruido del borde de salida como las estructuras de flujo complejas, como las burbujas de separación laminar. Para los propósitos de simulación de perfiles alares, generalmente se consideran condiciones de contorno periódicas en la dirección de la envergadura. Si se inyectan perturbaciones sintéticas sin observar la regla de periodicidad, se emiten fuertes ondas de presión espurias que contaminan todo el dominio computacional. En este trabajo, se adapta el método de modos de Fourier aleatorios para la generación de turbulencia con el fin de respetar la restricción de periodicidad en la dirección de la envergadura justo en la entrada del dominio computacional. Este enfoque no afecta las propiedades de la turbulencia, como la forma espectral y la disminución de la energía cinética turbulenta. Dado que se pone énfasis en la generación y convección de la turbulencia, solo se considera en este artículo la región de convección de la turbulencia entre la entrada y el perfil alar, sin el perfil alar. Se prueban dos configuraciones geométricas: la primera es una caja simple con un tamaño de malla constante, y la segunda concentra las celdas finas en el área frente al perfil alar. En la segunda configuración, el costo computacional se reduce hasta en un 25%, pero hay más ruido espurio presente debido a las áreas de interpolación entre diferentes mallas utilizando el método de Chimera. Finalmente, se evalúa la reproducibilidad de los resultados utilizando diferentes realizaciones de turbulencia.
Descripción
El presente trabajo está dedicado a la síntesis de turbulencia adaptada a condiciones de contorno periódicas laterales para cálculos directos de ruido a través de simulaciones de grandes remolinos compresibles. La turbulencia sintética puede ser esencial para aplicaciones aeroacústicas al calcular el ruido de entrada turbulenta de un perfil alar o para capturar con precisión el comportamiento de las capas límite. Este comportamiento determina tanto el ruido del borde de salida como las estructuras de flujo complejas, como las burbujas de separación laminar. Para los propósitos de simulación de perfiles alares, generalmente se consideran condiciones de contorno periódicas en la dirección de la envergadura. Si se inyectan perturbaciones sintéticas sin observar la regla de periodicidad, se emiten fuertes ondas de presión espurias que contaminan todo el dominio computacional. En este trabajo, se adapta el método de modos de Fourier aleatorios para la generación de turbulencia con el fin de respetar la restricción de periodicidad en la dirección de la envergadura justo en la entrada del dominio computacional. Este enfoque no afecta las propiedades de la turbulencia, como la forma espectral y la disminución de la energía cinética turbulenta. Dado que se pone énfasis en la generación y convección de la turbulencia, solo se considera en este artículo la región de convección de la turbulencia entre la entrada y el perfil alar, sin el perfil alar. Se prueban dos configuraciones geométricas: la primera es una caja simple con un tamaño de malla constante, y la segunda concentra las celdas finas en el área frente al perfil alar. En la segunda configuración, el costo computacional se reduce hasta en un 25%, pero hay más ruido espurio presente debido a las áreas de interpolación entre diferentes mallas utilizando el método de Chimera. Finalmente, se evalúa la reproducibilidad de los resultados utilizando diferentes realizaciones de turbulencia.