بررسی اثر اعمال دمش در سیلندر بر کاهش نویز ناشی از جریان در یک سیلندر- ایرفویل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی اراک

2 دانشگاه صنعتی اراک

چکیده

در مقاله حاضر به بررسی اثر اعمال دمش در سیلندر بر ساختار جریان و نویز ناشی از آن در یک سیلندر ایرفویل پرداخته شده است. بدین منظورشبیه‌سازی جریان حول سیلندر-ایرفویل با استفاده از معادلات ناپایای ناویر استوکس متوسط‌گیری‌شده به روش رینولدز و با بکارگیری مدل توربولانسی k-ω-SST انجام شده است. از آنالوژی فوکس ویلیامز- هاوکینگز برای پیش‌بینی نویز ناشی از جریان استفاده گردیده است. از آنجا که انتشار دوره‌ای گردابه و برخورد آن بر لبه حمله ایرفویل از جمله مکانیز‌‌های اصلی تولید نویز می‌باشد، کاهش این اثرات می‌تواند باعث کاهش انتشار آکوستیک گردد. بنابراین در تحقیق حاضر، برای کنترل جریان و کاهش نویز از روش کنترلی فعال دمش در سیلندر با نرخ‌های جریان مختلف در سیلندر استفاده گردیده است به نحوی که شدت دمش ( ) (یعنی نسبت سرعت دمش به سرعت جریان آزاد ورودی) از 1/0 تا 5/0 متغیر است. نتایج نشان می‌دهند که افزایش شدت دمش از 0 تا 5/0 (5/0-0I=) موجب کاهش نویز دریافتی از سیلندر به میزان 90٪ و کاهش نویز ایرفویل و سیلندر- ایرفویل به میزان 64٪ می‌گردد. بررسی ساختار جریان حکایت از آن دارد که با اعمال دمش گردابه‌های تشکیل‌شده در ناحیه دنباله سیلندر تضعیف گردیده و نوسانات فشار سطح کاهش می‌یابد که این امر به کاهش نویز آیرودینامیکی منجر می‌گردد. بعلاوه با اعمال دمش نیروی برآ ایرفویل افزایش و نیروی پساسیلندر کاهش یافته ‌است که از نظر آیرودینامیکی مطلوب است.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of blowing on flow-induced noise reduction in a rod-airfoil

نویسندگان [English]

  • sarallah Abbasi 1
  • mohammad souri 2
1 assistant professor, Arak university of technology
2 Arak university of technology
چکیده [English]

In this paper, the effect of blowing in a rod on the flow structure and its noise in a rod-airfoil is investigated. To this aim, the simulation of the flow around the rod-airfoil was performed using URANS equations and employing k-ω-SST turbulence model. The prediction of the flow-induced noise is performed using F-WH analogy. Since Vortex's periodic production is the main cause of the noise mechanism, by reducing its effect on the airfoil leading edge, the acoustic propagation reduces as well. In the present study, in order to control flow and reduce noise, the blowing active control in the rod has been used. The intensity of the blowing that is the ratio of blowing velocity to the inlet freestream flow, is chosen between 0.1 and 0.5. The results showed that increasing the blowing intensity to 0.5 reduces the noise emitted from the rod by 90% and the airfoil and rod-airfoil by 64%. In addition, by applying blowing, the lift force is increased and the drag force of the rod is reduced, which is aerodynamically favorable. In addition, the vortex shedding frequency decreases when blowing applied.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aeroacoustics
  • Noise Reduction
  • rod-Airfoil
  • Blowing method
  • Flow Control
[1] A. Movahedi, A.A. Dehghan, Experimental investigation of aero acoustic noise generation process from a wall mounted square cylinder at incidence, Modares Mechanical Engineering, 17(9) (2017) 327-338. (in Persian)
[2] E. Janzamin, A. Movahedi, Experimental investigation of flow structure around two dimensional square and triangular tandem cylinders, Modares Mechanical Engineering, 18(2) (2018) 135-146. (in Persian)
[3] S. Fathi, A. Dehghan, A. Movahedi, Experimental investigation of flow around 3D square cylinder using five-hole probe and neural network, AmirKabir Jounrnal of Science & Research Mechanical Engineering, 49(1) (2016) 1-160. (in Persian)
[4] L. Mathelin, F. Bataille, A. Lallemand, The effect of uniform blowing on the flow past a circular cylinder, Journal of fluids engineering, 124(2) (2002) 452-464.
[5] V. Zhdanov, S. Isaev, H.-J. Niemann, Control of the near wake of a circular cylinder in blowing out of low-head jets, Journal of engineering physics and thermophysics, 74(5) (2001) 1100-1103.
[6] D.R. Williams, H. Mansy, C. Amato, The response and symmetry properties of a cylinder wake subjected to localized surface excitation, Journal of Fluid Mechanics, 234 (1992) 71-96.
[7] J. Lin, J. Towfighi, D. Rockwell, Near-wake of a circular cylinder: control, by steady and unsteady surface injection, Journal of Fluids and Structures, 9(6) (1995) 659-669.
[8] H. Talesh Bahrami, H. Parhizkar, S. Ghasemlooy, Numerical Study of the Effect of Flow Suction on the Reduction of Acoustic Noise Due to the Flow on a Three-Dimensional Cylinder, Modares Mechanical Engineering, 19(5) (2019) 1049-1059.
[9] M.C. Jacob, J. Boudet, D. Casalino, M. Michard, A rod-airfoil experiment as a benchmark for broadband noise modeling, Theoretical and Computational Fluid Dynamics, 19(3) (2005) 171-196.
[10] M. Munekata, K. Kawahara, T. Udo, H. Yoshikawa, H. Ohba, An experimental study on aerodynamic sound generated from wake interference of circular cylinder and airfoil vane in tandem, Journal of Thermal Science, 15(4) (2006) 342-348.
[11] W. Chen, W. Qiao, F. Tong, L. Wang, X. Wang, Numerical Investigation of Wavy Leading Edges on Rod–Airfoil Interaction Noise, AIAA Journal, 56(7) (2018) 2553-2567.
[12] L. Siozos-Rousoulis, C. Lacor, G. Ghorbaniasl, A flow control technique for noise reduction of a rod-airfoil configuration, Journal of Fluids and Structures, 69 (2017) 293-307.
[13] Y. Jiang, M.-L. Mao, X.-G. Deng, H.-Y. Liu, Numerical investigation on body-wake flow interaction over rod–airfoil configuration, Journal of Fluid Mechanics, 779 (2015) 1-35.
 [14] D. Casalino, M. Jacob, M. Roger, Prediction of rod-airfoil interaction noise using the Ffowcs-Williams-Hawkings analogy, AIAA journal, 41(2) (2003) 182-191.
 [15] L. Siozos-Rousoulis, G. Ghorbaniasl, C. Lacor, Acoustic effects of a rotationally oscillating rod in a rod-airfoil configuration, in:  21st AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 2015, pp. 2827.
[16] L. Guo-Ping, F. Jian-wen, Numerical study on the flow around a circular cylinder with surface suction or blowing using vorticity-velocity method, Applied Mathematics and Mechanics, 23(9) (2002) 1089-1096.
[17] N. Curle, The influence of solid boundaries upon aerodynamic sound, Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 231(1187) (1955) 505-514.