شبیه‌سازی عددی نویز آیروآکوستیکی حاصل از بازتاب جت مافوق صوت به روش ترکیبی CFD/BEM

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، تهران، ایران

2 هوافضا*مالک اشتر

3 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

بازتاب بارهای صوتی ناشی از گازهای خروجی موتور پرتابه بر روی سکوی پرتاب به یک چالش اساسی در صنعت فضایی تبدیل شده است. میزان تاثیر بازتاب بارهای صوتی بر روی پرتابه به پارامترهای آشفتگی جریان، گردابه‌های ایجاد شده، هندسه نازل و هندسه سکوی پرتاب وابسته است. هدف از پژوهش حاضر، شبیه‌سازی سه بعدی عددی جت برخوردی به روش ترکیبی CFD/BEM با اثر بازتاب امواج صوتی بر روی سطح منحرف‌کننده جریان جت در فرکانس پایین است. جت خروجی موتور پرتابه در ماخ 2 ، فشار 90 کیلوپاسکال و دمای 1000 کلوین درنظر گرفته شده است. همچنین برای مشاهده تاثیر بازتاب امواج صوت از سکوی پرتاب نتایج در دو حالت، با در نظر گرفتن منحرف‌کننده جت و بدون درنظر گرفتن منحرف‌کننده جت مقایسه شده است. شبیه‌سازی عددی بصورت سه بعدی، ناپایا، تراکم‌پذیر و آشفته انجام شده است. از روش المان مرزی به عنوان یک روش کارآمد برای محاسبه انتشار و بازتاب امواج صوتی استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهند که میزان نویز تولید شده با در نظر گرفتن بازتاب بارهای صوتی پلوم مافوق صوت از روی منحرف‌کننده جت بطور قابل توجهی افزایش می‌یابد. مقدار نویز تولید شده پرتابه با در نظر گرفتن منحرف‌کننده جت 8-10 دسی‌بل بیشتر از نویز تولید شده پرتابه بدون درنظر گرفتن منحرف‌کننده جت بوده است. همچنین نتایج نشان می‌دهند که حضور منحرف‌کننده جت سبب تاثیر یکنواخت امواج صوتی بر روی پرتابه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical simulation of aeroacoustic noise from supersonic jet reflection using CFD/BEM method

نویسندگان [English]

  • Maryam Babaei Dooki 1
  • hamid parhizkar 2
  • Sajjad Ghasemlooy 3
1 MSc, Aerospace Engineering, Malek Ashtar University of Technologyو ،ثاقشدو ]قشد
3 Assistant Professor, Faculty of Aerospace Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The reflection of acoustic loads from the rocket engine exhaust gases on the launch pad has become a major challenge in the aerospace industry. The effect of reflection of acoustic loads on the launch vehicle depends on the parameters of flow turbulence, generated vortices, nozzle geometry and launch platform geometry. The purpose of the present study is to simulate the reflection of sound waves from the deflector surface by the combined CFD / BEM method. The characteristics of the rocket output jet are Mach 2, pressure 90 kPa and temperature 1000 K. Also, to study the effect of sound wave reflection from the launch pad, the results are compared in two cases, considering the jet deflector and without it. Numerical simulation is considered to be 3D, unsteady, compressible and turbulent. The boundary element method was used as an efficient method to calculate the diffusion and reflection of sound waves. The results show that the amount of noise generated increases significantly by considering the reflection of supersonic jet sound loads from the jet deflector. The noise generated by the presence of the jet deflector is 8 to 10 db more than the noise generated without the deflector. The results also show that the presence of a jet deflector causes the sound waves to be uniform on the vehicle surface.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aeroacoustic noise
  • impinging jet
  • boundary element method
  • Reflection
  • jet deflector