شبیه سازی آکوستیکی اختلاط جریان های سرد و گرم توسط میکسر کنگره دار در یک موتور توربوفن باکنارگذر بالا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه مالک اشتر

2 مجتمع انشگاهی مکانیک، دانشگاه مال اشتر

3 واحد مهندسی و تعمیرات، شرکت مهندسی و ساخت توربین مپنا(توگا)

چکیده

قوانین مربوط به کاهش صدا برای موتورهای توربوفن، نیازمند ایجاد پیکربندی‌های موثر در جلوگیری از صدای موتور می‌باشد. میکسرهای کنگره‌دار به عنوان یک وسیله مؤثر کاهش‌صدا برای موتور‌های توربوفن شناخته شده‌اند. دراین تحقیق، اختلاط جریان هوای‌سرد و گرم در یک میکسر‌کنگره‌دار برای یک موتور توربوفن باکنارگذر‌بالا شبیه‌سازی شده است. معادلات ناویراستوکس به‌صورت سه‌بعدی، تراکم‌پذیر، پایا و مغشوش درنظرگرفته‌شده‌اند. برای حل جریان‌مغشوش، از مدل اغتشاشیk-ω SST استفاده‌شده‌است، همچنین جهت بررسی قدرت آکوستیکی، از روش منابع نویز صوتی پهن‌باند استفاده‌شده‌است. در این تحقیق، در‌ابتدا، روش شبیه‌سازی مورد اعتبارسنجی قرارگرفته و نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج‌تجربی دیگران مقایسه‌شده‌است. سپس تاثیر میکسر‌کنگره‌دار در اختلاط جریان‌های سرد و گرم و کاهش‌نویز توسط آن در یک موتور توربوفن باکنار گذر بالا مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می‌دهد، ماکزیمم قدرت‌آکوستیکی در‌فاصله 14 متری از نازل در حدود 72 دسی‌بل به-دست آمد که با دور‌شدن از نازل موتور، میزان‌قدرت آکوستیکی کاهش‌می‌یابد. همچنین، مقدار ماکزیمم قدرت‌آکوستیکی بر روی هسته مرکزی، درخروجی نازل از حدود 90 دسی‌بل، به 72 دسی‌بل کاهش یافته است. ماکزیمم قدرت‌آکوستیکی بر روی سطح میکسر در ناحیه نزدیک به جریان هسته‌مرکزی در حدود 95 دسی‌بل مشاهده‌شد. در نهایت می‌توان نتیجه گرفت که اختلاط دو‌جریان توسط میکسر منجر به کاهش قدرت آکوستیکی و افزایش یکنواختی آن در خروج از نازل می‌شود و با عبور جریان از نازل، میزان قدرت آکوستیکی نزدیک هسته مرکزی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Acoustic Simulation of Hot and Cold Flow mixing by a Lobed Mixer in a High Bypass Ratio Turbofan Engine

نویسندگان [English]

  • sadegh fazeli 1
  • Rouhollah Khoshkhoo 2
  • Alireza Khoeini Poor far 3
1 Malek Ashtar University
2 Faculty of Mechanical Engineering, MUT
3 PhD of Mechanical Engineering, Maintenance Engineering Department, Mapna Turbine Engineering and Manufacturing Company (TOGA)
چکیده [English]

Noise reduction laws for turbofan engines require effective configurations to reduce the jet engine noise. Lobed mixers are known to be effective for noise-reduction in high-bypass-ratio turbofan engines. In this study, mixture of hot and cold flow is simulated in a lobed mixer for a high bypass ratio turbofan engine. Navier-Stokes equations are considered three-dimensional, compressible, steady and turbulent. To solve the turbulent flow, the k-ω SST turbulent model has been used; besides, to investigate the acoustic-power, Broadband noise source model was applied. In this research, first, the simulation method was validated and the results compared with the experimental data of previous studies. Then, the impact of the lobed mixer was investigated on mixing hot and cold flow and noise reduction in a high-bypass-ratio turbofan engine. The results of this study show that the maximum acoustic power was obtained about 72 dB at a distance of 14 meters from the nozzle, decreasing by moving away from the engine nozzle; also, the maximum amount of acoustic-power in the central-body at nozzle exit has decreased from about 90 dB to 72 dB. The maximum acoustic-power was observed about 95 dB on the mixer surface next to the central body flow. Finally, we can conclude that mixture of flow reduces the acoustic-power and improves its uniformity at the nozzle exit while increasing the acoustic-power near the central body.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lobed Mixer
  • Turbofan Engine with High Bypass Ratio
  • numerical simulation
  • Acoustic