A practical method for computational aeroacoustics in low mach number flows

Resum

Los continuos avances en las prestaciones y velocidad de los procesadores junto con la optimización de los métodos numéricos han permitido plantearse la predicción del ruido generado por un flujo turbulento mediante modelos matemáticos. Sin embargo, el uso de códigos computacionales aeroacústicos está bastante limitado fuera de las aplicaciones aeronáuticas y parte de la industria de la automoción. Esto se debe principalmente al elevado coste computacional requerido, y a la necesidad de códigos acústicos hechos a medida, algo inaccesible para usuarios industriales. Esta tesis estudia una metodología flexible para la predicción de ruido. Las principales aportaciones de este trabajo están centradas en la forma en la que los parámetros de flujo obtenidos en la simulación fluidodinámica se sintetizan, se almacenan y posteriormente son utilizados en la predicción de ruido, además del procedimiento utilizado para calcular la propagación acústica. La metodología se ha aplicado a flujos con bajos números de Mach. En este tipo de flujos la generación de ruido está dominada por la interacción del flujo con una superficie en la que al menos una de las dimensiones es pequeña comparada con la longitud de onda de interés, es decir, lo que se conoce como una fuente compacta. Esta restricción permite centrarse en el término de fuente superficial en la ecuación de Ffowcs Williams-Hawkings, que es la principal fuente de ruido en un gran número de aplicaciones prácticas. Sin embargo, puede haber otras superficies próximas a la fuente compacta. Estas superficies no son compactas, y su principal aportación en la generación y propagación de ruido es la dispersión del ruido generado por la interacción del fluido con la superficie compacta.La radiación acústica se ha realizado utilizando métodos puramente analíticos o numéricos, dependiendo del tipo de aplicación. Finalmente, este método permite reducir considerablemente el espacio requerido para almacenar y transferir información. Además, si el flujo no cambia, no es necesario repetir la simulación fluidodinámica para estudiar distintos escenarios acústicos.