Aerodinamik Gürültü Fiziği: Neden Asansör ve Drag Madde

Uçak gürültüsü rahatsız edici bir durumdur; havaalanı genişlemesinde bir kısıtlamadır, akustik dalga yayılımı teorisi altında topluluklar için halk sağlığı endişeleri ve üreticiler için doğrudan bir düzenleyici sürücü verir. C ⁇ Aeroacoustics (CAA) disiplini, pahalı fiziksel prototipler için beklemeden önce ortaya çıktı.

Bu çabanın kalbinde hassas bir denge vardır: asansör ve sürüklenme. Bu iki güç, bir uçağın yüksek bir şekilde kalmasını ve hangi enerjiyi tükettiğini ortaya koyarlar. Ancak aynı zamanda gürültüyü de orkestraya sokuyorlar – iniş dişlisinden uzaklaşmak ve vortic peelingleri, fıtratlardan uzak tutmaktan uzaklaşıyor. CAA, asansörü ve sürüklenmek ve sürüklemek özelliklerini nasıl bir şekilde geri dönebilir, performansı korumak veya hatta geliştirmek için roarı yeniden şekillendirebilir.

Aerodinamik gürültü, ters yöndeki dalgalanmalardan ve vortical yapılardan kaynaklanır. Bir uçaktaki en belirgin mekanizmalar izlenir ve her mekanizmayı sabit bir şekilde genişletir.Sokaklama noktalarının ve dağıtımların keskin bir ürünü olan, özellikle de yüksek çözünürlükte olan bir yüzeydeki yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bir yüzeyde sabit bir şekilde sabitlenebilir.

Aklı enerji genellikle aerodinamik basınç dalgalanmalarından daha küçük bir boyut emirdir, son derece düşük dağıtım ve dağıtım hatalarına sahip çözücüler gerektiren. ana gürültü kaynakları dipolar (kökezleyici kuvvetler) ve dörtlü (ortalama yüzey basıncının) doğru bir şekilde tahmin edilmesi gerekir. Çoğu hava gürültüleri için, dipol katkısı doğrudan doğruya doğru asansör ve sürüklenme ve sağlam yüzeylere bağlıdır.

C ⁇ Aeroacoustics Köprüleri CFD ve Acoustics

CAA sadece ses ile haklı değildir. Bu, aerodinamik baskıdan çok daha zayıftır (Reynolds-Averaged Naviersteads) modelleri yetersizdir. büyük eddy simülasyonu (LES), deimsiz eddy simülasyonu (DES), veya doğrudan sayısal simülasyon (DNS) aerodinamik baskı, geleneksel sabit devlet RANS (Reynolds-Averaged Naviersteady structures!)

Hibrit bir yaklaşım şimdi standart: yakın bir algoritma gürültü kaynaklarını çözüyor (örneğin, kanaldaki sınır tabakasının bir izdüşün kenarındaki sıra dışı sınırın yakınında), sonra akustik bir analog – Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) denklemi – bu kaynağın yerlerine doğru doğru yükleyici ve dinamik olarak yükleyen geçici basıncın değişkenliğini fark eder.

Yüksek sipariş sayısal şemalar kritiktir: yayılım-ilişleme-preserving (DRP) şemaları veya kompakt sonlu farklar, gürültünün ve dağıtımın yarattığı bölgelerde sadece bir koarser ağ veya hatta analitik model, çoğu zaman fanatik alanda son derece iyi ağ geçidine sahip olmalıdır.

Ffowcs Williams –Hawkings Analogy Açıkladı

Lighthill'in akustik kaynakları olarak akıtlı akışları çok beğendim, FW-H formülasyonu, konseptleri rastgele hareket halindeki yüzeylere genişletir.Bu, kanat bölümlerine ayak uydurmak veya yüksek kaldırma cihazlarıyla ilgili temel bilgileri ve hızınızı tekrarlayarak, ses kaynağına doğru sürüklenme ve analog hesaplamaları kullanarak akustik baskıları mümkün kılar.

Başka bir anahtar yöntem Kirchhoff yüzey integrali, sabit medya yoluyla yayılım için faydalıdır. Ancak FW-H, hareket eden yüzeyler için işhorsuna çok yakın kalır, çünkü doğal olarak, Doppler etkiler ve konvective amplifikasyonu sağlar. Modern CAA kodları bu analogları sadece ulaşılabilen baskın kaynak mekanizmaları ile birleştirir ve güvenilir bir şekilde ifade eder - kaynağın oluşturulması için gerekli bilgileri enerjik türbünler aracılığıyla kesebilir.

Planlama ve Gürültü için Drag

Gürültü azaltma stratejileri genellikle bir uçak uçan bir uçak tutmak için çok güçleri değiştirir. Sanat, CAA'yı birbirine bağlayan modeller ile birleştiren aerodinamik verimliliğin azaltılması olmadan akustik olarak iyi bir şekilde modifikasyon elde etmektir. CAA, bu tasarım alanının sistematik bir araştırmasını sağlar ve mühendislere tek bir prototip inşa etmeden önce yüzlerce geometrik varyasyon ve uçuş koşullarını değerlendirmelerini sağlar.

Tür ve Havafoil Tasarım

Klasik bir örnek havafoil en yüksek asansör katlarını takip ediyor.Spekt bir şekilde yüzlerce havadan uzaklık şekilleriyle sabitlenebilir, çeşitli uçuş koşullarındaki küçük bir basınç seviyesi (SPL) ile yapılan bir geçiş yolu ile çatıyı inceleyebilir.

Önemli bir başarı, gürültünün, genel tonal tepelerin kapatılmasının, ticari uçak konfigürasyonlarında test edildiği düşük ücretli bir izdüşük geometrisi kullanan ve verilen bir asansör dağıtım için amplitüdüllerin kırıldığı, gürültünün genel tonal tabaka kalınlığına ve yerel baskı noktaların dağerlendirilmesi gerektiğidir.

Yüzey Tedavisi ve Kaplamalar

Flolets gibi uçlu yüzey tedavileri (mikroskopik akıtlar aktı ile uyumlu) ve göz ardı edilen arka kaplamalar, 4-8'lik bir türdeki basıncın azaltılması ile birlikte, akustik kaynak güçlerini sınır tabakalarında azaltan bir şekilde azaltılabilir.

Plazma hareketleyiciler gibi aktif yüzey tedavileri, gerçek zamanlı olarak sınır tabakasını değiştirir. CAA, gürültüyü en az yüklenmeden indirmeye yol açan yasaları tasarlamak için gereklidir. Dielektrik bariyer deşarjı (DBD) plazma eylemcileri yol kenarında diziler düzenlenebilir ve CAA simülasyonları, pullama eylemlerinin azaltılmasının kokpitalasyonunu azaltabileceğini göstermiştir.

Yüksek Lisanslı Cihazlar ve Kontrol Yüzeyleri

Yaklaşım ve iniş sırasında, hava çerçeve gürültüsünün çoğu, fıstık ve süpürücülerden geliyor, ancak boşlukları artırmak, kenarları ve gürültüyü yaratan boşlukları yaratmakta. CAA, tasarımcıların özellikle de kanatların asansör dağıtımını ve fıtrat kenarını incelemekte, çitleri yukarı doğrultarak, boşlukları doğrudan doğruya indirmiş olan 4 Aralık’ta yapılan bir ölçümde başarılı bir şekilde azaltılabilmesine olanak tanır.

Yüksek kaldırma cihazlarının gürültü azaltması ile entegrasyonu da uyarlanabilir bir morfasyon yapısıyla takip edilir. Yaklaşım sırasında geometrinin temiz bir aerodinamik şekli koruyabildiğini gösteren bir izoitasyon şeklinin, aynı asansörcülük işlevinin korunmasıyla birlikte% 30 oranında azaltılabilir.

Motor Nacelle Entegrasyon

Motor nacelles sadece bir tahrik konut değildir; kanat-tavufu konfigürasyonları ile olan etkileşimleri her iki asansöre de etki eder ve keskin gürültüyü daha iyi bir şekilde yönlendirdiğinde, nacelle şiddetli hear-katıl gürültüyü üretebilir.

ultra yüksek atlama oranları ile yeni turbofan tasarımları için, daha büyük fan çapında nacelle'yi kanata daha yakınlaştırır, etkileşimi yoğunlaştırır. CAA, gelecekteki ultra yüksek frekanslı motor analizi için kullanılır, böylece yanmış kanat gövdesi ile entegre edilir. 0.1 chord uzunluğuna kadar kanıtlanmış bazı çalışmalar, sadece 1.5 dB'ye kadar gürültüyü tek başına yükseltebilir.

Gürültü Kaynağı Tanımlama ve CAA Validation

Etkili CAA asansör-drag-noise yönetimi, güç tahminleri ve akustik post-işlemleri arasında sıkı sıkı sıkı bir darbeye dayanıyor: Mühendisler aynı anda birkaç metrik takip ediyorlar:

  • [FONT=0)Sound Basınç Seviye (SPL) spectra[Dönetici], gözlemci konumlarda, frekans ve doğrudanliğe göre kırıldı.
  • [FONT:0)Genelleştirilmiş bir ses seviyesi (OASPL)[Dönetici:0) ve bir tasarım değişikliğinden sonra karşılaştırılan spektrum üzerinde entegre edilmiştir.
  • [FONT=0)Lift kat (C[D[D)[DDDDDDD[DDDDDD[DDDDD)[DDDD[DDDDDDDDDDDDD)[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD=D=D)[D=D=D=D)[D)[D)[D) [D)[D) [DDüzg|Dol ve baskı ve sürtünmeler dahil olmak üzere, basınç ve ceza bileşenleri temin etmek için.
  • [FONT:0]Surface baskı kök-mean-square (rms)), haritalar, yüksek çözünürlük noktaları.
  • [FONT=0]Vorticity ve Q-criterion isosurfaces[Döneticiler[Döneticiler) akustik kaynaklar olarak hareket eden tutarlı yapıları tanımlamak için.

Deneysel verilere karşı doğrulama sertifikasyon için gereklidir. Rüzgar tüneli testleri fazlı mikrofon dizileri ile yerelleştirilmiş kaynaklar bir modelde sabitlenmiş olabilir, akustik spektrumu yakalarken, NASA ve Boeing tarafından genel olarak yüksek performanslı bir çalışma ile ilgili bir araştırma () CAA, DLR, tüm iniş dişlisine kadar başarıyla uygulandı, rüzgar tünel ölçümlerini karşılaştırarak ve mükemmel bir anlaşmaya varmayı başardı.

Başka bir anahtar ölçüm şu ki: 0. kaynak, bu tutarlılık haritalarını zaman içinde çözmüş verilerden çıkarabilir, tasarımcılara avlama veya göz ardı etme gibi belirli bölgeleri hedeflemelerine izin verir.

Pratik Uygulamalar ve Vaka Çalışmaları

Akademik araştırmadan uçak sertifikasyonuna ve filo operasyonlarına geçiş hızlandı. Birçok önemli örnek CAA-yenekli asansör yönetimi ve sürüklenme tangible gürültü azaltmasını gösteriyor.

Sonraki YazıGeneration Winglets

Komplike kanatlar asansöre sürüklenerek sürüklenmeyi azaltırlar, sadece beklenmedik bir gürültü kaynağından kaçınmak için değil, aynı anda uçlu bir ses imzası üretmek için çırpın. CAA simülasyonları ile karşılaştırıldığında, sert topluluğun hedeflerini ağırlık veya sürüklenmelerine yardımcı oldu.

Sessiz Supersonik Transport Kavramları

Süpersonik uçuşta asansör ve sürüklenme daha karmaşık bir akustik meydan okuma sunuyor: sonik bob. X-59 QueSST (Quiet Supersonic Technology) uçakları, Lockaheed Martin ve NASA tarafından geliştirilen, tüm fuselaj boyunca yükseltilen uzun bir şekil kullanır, yüksek çözünürlükte bir çift boğmaya kadar uzanan bir patlamayı azaltır.

Urban Air Mobility (UAM) eVTOL Rotors

Elektrikli dikey çekim ve iniş (eVTOL-) araçlar yoğun popülasyonların yakınında çalışacak, gürültüyü kritik bir kabul faktörü haline getirecek. Rotor gürültüyü küçük hacimli, yüksek yüklü pervaneler ile üstlenen kontaktları ve yükleme gürültülerini kullanarak, hem de rotor bıçakları üzerinde doğrudan kontrol edebilecekler. CAA araçları, tam ölçekli helikopter akustiklerini optimize ederek, yüksek çözünürlükte artış gösterdi.

Rüzgar Türbini Gürültü Mession

Uçak olmasa da, modern rüzgar türbinleri aynı aerodinamik gürültü kısıtlamaları ile kanat kaynaklı araçlar olarak karşı karşıya kalır.Sırklamadan gelen gürültüyü taramak - asansör ve güç çoğu üreten bölge - yer alan türbin oturmalarına mesafe. CAA, yıllık enerji üretimini azaltıp azaltmadan azaltan 2 3 dB azaltımı elde eder.

Meydanlar ve Yol Ahead

Başarılarına rağmen CAA, asansörü yönetmek ve gürültü azaltması için sürüklenirken birkaç inatçı engelle karşı karşıyadır:

  • [FONT:0]Scale-re, tam ölçekli Reynolds sayıları) çok pahalı kalır, gürültüye katkıda bulunan tüm uzunluk ölçeklerini yakalamak, özellikle transonik rejimlerle şok-çöz tabaka etkileşimlerine katkıda bulunan tüm uzunluk ölçekleri yakalamak zorlaşır.
  • [FONT=0]Acoustic feedback loops[[Dönetici: yüksek kaldırma konfigürasyonlarında, akustik alan sınır tabaka davranışını değiştirebilir, en hibrit yöntemlerin görmezden geldiğini iki yönlü bir darbe. Full multifizik CAA ortaya çıkıyor ancak büyük bir hesaplama maliyeti ekliyor.
  • [[Düzzaman ve yüzeysel psişiklik[[Dönetici: Üretim toleranslarından veya hizmetten küçük bir bozulma geçiş yerini değiştirebilir, hem sürüklenme hem de gürültüyü büyük ölçüde değiştirir. CAA, polinom kaos genişlemesi kullanarak son iş, yüzeysel bir miktarlık artışının %10 oranındaki düşüşün 2 dB'ye kadar izleyebileceğini gösterir.
  • [FONT:0)Strately time[[DÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜSÜDÜSÜDÜSÜDÜDÜDÜSÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜye Olmayanlar) Önden Yapılanma Yönteminden Yapılan Ön Değerlendirmeler (ROMA databaseleri) Daha Azaltma, Gürültülü Yenidenleme (POD) ile birlikte, Gürültüyü Tahmin Etmek için Tıklayınız.

İleriye bakıldığında, eski bilgisayarların yakınlığı, fizik bilgilendirilmiş makine öğrenimi ve immersive rüzgar tünel teknolojisi CAA'yı daha da integral hale getirme sözü veriyor. Makine öğrenme, yüksek sadakatle eğitilmiş bir uçak tasarımı ortamıdır, aerodinamik kutuplar ancak tüm gürültü radyasyon çözümlerinden, bir geometride eğitilmiş modeller, benzer yapılandırmalara hızlı bir şekilde adapte edilmesine izin verir, büyük ölçüde parametrik çalışmaların maliyetini azaltır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

C ⁇ Aeroacoustics, modern uçak geliştirmenin vazgeçilmez bir ayağına dönüştürüldü.Açıkçası asansör ve sürüklenme güçleri - hem de dalgalanıyor - ürettiği ses için CAA, hava yoluyla aydınlatma ve motorlar tasarlamak için güç mühendisleri açıklanmaktadır. süperktik hava algoritmaları ve daha az direnç ve daha az gürültü ile birlikte.

Daha derin teknik temellerle ilgilenenler için, www.D.D.A.'nin en son gelişmeler için bir go-to kaynağı olmaya devam ediyor. Sessiz devrim iyi gidiyor ve aeroactics sorumlu.