آکوستیک جریان هوا روی استوانه‌ها، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

آکوستیک جریان هوا روی استوانه‌ها، با چهار وضعیت مختلف، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (آکوستیک)

هدف از مسأله حاضر، شبیه سازی عددی آکوستیک (acoustic) جریان هوا حول استوانه‌ها در چهار وضعیت مختلف با انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

آکوستیک علمی است که به مطالعه امواج مکانیکی در گازها، مایعات و جامدات از جمله ارتعاش، صوت، فراصوت و فروصوت می‌پردازد. این علم مربوط به تولید، کنترل، انتقال، دریافت و جلوه‌های صوتی است.

مش بندی مدل با استفاده از نرم افزار ICEM انجام شده است. مش بندی از نوع با سازمان (structured) بوده و تعداد 2000000 سلول ایجاد شده است.

با توجه به ماهیت مسأله، از حلگر گذرا (transient) استفاده شده است.

روش‌های استفاده شده

این پروژه آکوستیک با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (Ansys Fluent) امواج فشار صدا را در اطراف استوانه‌ها در چهار موقعیت مختلف (4 مورد) شبیه سازی می‌کند.

به طور کلی ، امواج صوتی درون یک سیال در اثر ارتعاشات و حرکات متقابل لایه‌های سیال ایجاد می‌شوند. به عنوان مثال ، هنگامی که یک لایه از هوا در یک جهت خاص حرکت می‌کند ، لایه مایع بعدی خود را به جلو حرکت می‌دهد و لایه به موقعیت اصلی خود باز می‌گردد.

این حرکات متقابل لایه‌های هوا باید ادامه یابد تا انرژی موجود در جریان هوا از بین برود. اگر این تعداد حرکات متقابل به بیش از 16 بار در ثانیه برسد ، صدا تولید می‌شود.

چگالی تعریفی معادل چگالی هوا است؛ یعنی 1.225 کیلوگرم بر مترمکعب ، سرعت هوا برابر 69.2 متر بر ثانیه است و مدل LES Smagorinsky نیز توربولانسی جریان را شبیه سازی می‌کند.

همچنین، از معادلات Ffowcs-Williams & Hawking برای مدل سازی آکوستیک استفاده می‌شود. علاوه براین ، از مدل SST K-Omega برای حل معادلات مایع آشفته استفاده می‌شود.

نتایج

در پایان فرآیند حل ، کانتورهای (contour) دو بعدی مربوط به فشار در آرایش‌های مختلف به دست می‌آیند. همان‌طور که مشاهده می‌شود ، نمودارهای سطح فشار صدا (sound pressure lever) از نقاط مختلف در هندسه نشان داده شده است.

مختصات دقیق نقاط به شرح زیر است:

نقطه پایین (0   -0.15m   0)

نقطه اول (0.4   0   0)

نقطه دوم (0.7   0   0)

فاصله بین مرکز دایره‌ها در راستای X و Y برابر 100 میلی‌متر است.

مطابق نتایج، مشاهده می‌شود که سطح فشار صدا بیشتر به استوانه نزدیک است.