تولید صدا برروی ایرفویل، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه (تولید صدا)

هدف از مسأله حاضر، شبیه سازی عددی تولید صدا برروی ایرفویل با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

موضوعات مرتبط با امواج صوتی در کاربردها و زمینه‌های هوافضا بسیار مهم است؛ زیرا امواج صوتی تولید شده در وسایل هوافضا مانند ایرفویل بسیار زیاد است. این پروژه امواج صوتی ایجاد شده در اطراف بدنه ایرفویل را بررسی می‌کند.

این پروژه از مدل آکوستیک (acoustic) در نرم افزار فلوئنت برای شبیه سازی و آنالیز صدا یا امواج صوتی استفاده می‌کند. چگالی تعریفی معادل چگالی هوا یعنی 1.225 کیلوگرم بر مترمکعب است، سرعت صوت معادل سرعت صوت در هوا یعنی 340 متر بر ثانیه و توان صوتی مرجع برابر با 1e-12 پاسکال است.

در این مدل‌سازی، ایرفویل نوع NACA0012 طراحی شده و جریان هوا با سرعتی معادل 68 متر بر ثانیه به سمت این ایرفویل حرکت می‌کند.

این پروژه در سه حالت انجام شده است. بنابراین، زاویه حمله ایرفویل در این سه حالت به ترتیب برابر با صفر و 7 و 14 درجه است. زاویه حمله برابر با جهت جهت جریان باد نسبت به وتر ایرفویل است.

هندسه مدل حاضر با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) به صورت دو بعدی طراحی شده است. این مدل شامل یک ایرفویل NACA0012 است که در داخل یک دامنه محاسباتی با حداکثر طول و عرض 400 متر و 200 متر قرار دارد.

طول وتر ایرفویل برابر با یک متر است و به صورت افقی طراحی شده است. برای شبیه سازی ایرفویل‌ها باید از سایت Airfoil Tools استفاده کنید و مجموعه مختصات اجزای تشکیل دهنده بدنه ایرفویل را به صورت ابر نقاط دریافت کرده و در نرم افزار دیزاین مدلر وارد کنید.

سپس مش بندی با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) انجام شده است. مش بندی از نوع با سازمان (structured) بوده و تعداد 231840 سلول ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

از مدل Broadband Noise Sources برای تعریف نوع مدل آکوستیک (acoustic) استفاده شده است.

نتایج

در پایان فرآیند حل، کانتورهای دو بعدی مربوط به فشار و سرعت و همچنین نمودارهای تغییرات سرعت و سطح توان صوتی (acoustic power level) در هر سه حالت، از زوایای حمله مختلف به دست می‌آید.

تصاویر میزان تغییر سطح توان صوتی (dB) یا میزان فشار صوتی (sound pressure) را بر حسب موقعیت مکانی در جهت طولی نشان می‌دهند. این موقعیت چند متر قبل از محل بدنه ایرفویل و سپس روی سطح بدنه ایرفویل و درنهایت، چند متر بعد از بدنه ایرفویل را نشان می‌دهد.

همان‌طور که مشخص است، موج صوتی پس از برخورد جریان هوا به بدنه ایرفویل ایجاد می‌شود. با توجه به تصاویر می‌توان گفت وقتی زاویه حمله ایرفویل صفر باشد، صدا در فاصله بیشتری بعد از ایرفویل منتشر می‌شود. با این حال، هر چه زاویه حمله بیشتر باشد، دامنه بیشتر نشان می‌دهد که صدا محدودتر است.