بررسی عددی و تحلیلی ضریب جذب صوتِ لاینر آکوستیکی جهت کاهش صوت موتور توربوفن

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار/پژوهشگاه هوافضا، پژوهشکده علوم و فناوری هوایی

2 پژوهشگر، پژوهشگاه هوافضا

چکیده

با توجه به الزامات زیست‌محیطی در کاهش نویز هواپیما، استفاده از لاینرهای آکوستیکی در ورودی موتورهای توربوفن امری رایج و ضروری می‌باشد. این لاینرها در هندسه‌های مختلف طراحی می‌شوند. درک صحیح اثرات پارامترهای مختلف در طراحی این لاینرها بسیار ضروری می‌باشد. در این مقاله یکی از نمونه‌های رایج، لاینرهای حفره‌ای تاشو (به صورت L شکل) مورد بررسی قرار گرفته است. مزیت این هندسه کاهش فضای مورد نیاز برای به کارگیری لاینر ضمن حفظ عمق لاینر است. در مقاله حاضر از نرم افزار کامسول برای شبیه‌سازی عددی آکوستیک لاینر حفره‌ای تاشو در حالت دوبعدی استفاده شده و تأثیر ارتفاع سلول‌های لانه زنبوری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد افزایش ارتفاع سلول‌های لانه زنبوری در فرکانس‌های پایین ( f <1700 Hz) موجب افزایش ضریب جذب صوت می‌شود، در حالی که در فرکانس‌های بالای Hz 1700 ضریب جذب کاهش می‌یابد و این کاهش در فرکانس‌های بالای‌ Hz 3500 بسیار زیاد می‌شود. بر مبنای نتایج شبیه‌سازی برای هندسه کلی در نظر گرفته شده در تحقیق حاضر ارتفاع mm 20 برای ارتفاع سلول‌های لانه زنبوری مقدار مناسبی است. همچنین، نتایج عددی به‌دست آمده با نتایج تجربی و تحلیلی مقایسه شده است که حاکی از صحت و دقت خوب نتایج شبیه‌سازی می‌باشد. این بدین معنا است که شبیه‌سازی عددی دو بعدی لاینر آکوستیکی می‌تواند در فاز طراحی اولیه لاینرهای آکوستیکی و بررسی پارامتری مسئه‌های مشابه مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Motsinger, R., and Kraft, R., Design and Performance of Duct Acoustic Treatment, Hampton, Virginia, 1991.
 [2] Astley, R.J., Propulsion System Noise: Turbomachinery, in Encyclopedia of Aerospace Engineering, John Wiley & Sons, 2010.
[3] Sugimoto, R., Murray, P., and Astley, R.J., “Folded Cavity Liners for Turbofan Engine Intakes”, AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Colorado Springs, 2012.
[4] Sugimoto, R., Astley, J., and Murray, P., “Compuational Analysis of Folded Cavity Liners for Turbofan Intakes”, The INTER-NOISE and NOISE-CON Congress and Conference, Institute of Noise Control Engineering, Osaka, 2011.
[5] Astley, R.J., “Numerical Methods for Noise Propagation in Moving Flows, With Application to Turbofan Engines”, Acoust. Sci. & Tech., Vol. 30, pp. 227-239, 2009.
[6] Konopka, W., Pawlaczyk-Łuszczyńska, M., and Śliwińska-Kowalska, M., “The Influence of Jet Engine Noise on Hearing of Technical Staff”, Med Pr, Vol. 65, No. 5, pp. 583-592, 2014.
[7] Ishii, T., Nagai, K., Oinuma, H., Oishi, T., and Ishii, Y., “Jet Noise Reduction of Turbofan Engine by Notched Nozzle”, The INTER-NOISE and NOISE-CON Congress and Conference, Spain, 2019.
[8] Smith, M.J., Aircraft noise, Cambridge University Press, 2004.
[9] Bertolucci, B.L., An Experimental Investigation of the Grazing Flow Impedance Duct at the University of Florida for Acoustic Liner Applications, University of Florida, 2012.
[10] Sutliff, D.L., Jones, M.G., and Hartley, T.C., “High-Speed Turbofan Noise Reduction Using Foam Metal Liner over the Rotor”, Journal of aircraft, Vol. 50, No. 5, pp. 1491-1503, 2013.
[11] Casalino, D., Hazir, A., and Mann, A., “Turbofan Broadband Noise Prediction Using the Lattice Boltzmann Method”, AIAA Journal, Vol. 56, No. 2, pp. 609-628, 2018.
[12] Abdollahipour, S., and Shams Taleghani, A., “New Technologies for Noise Reduction in Aircraft Engines”, Iranian Journal of Mechanical Engineers, Vol. 25, No. 119, pp. 19-26, 2016 (In Persian).
[13] Amian, M., Golrang, S., and Zakeri, R., “Turbofan Broadband Noise Prediction Using the Lattice Boltzmann Method”, Iranian Journal of Mechanical Engineers, Vol. 25, No. 111, pp. 31-38, 2016 (In Persian).
[14] Chambers, A.T., Manimala, J.M., and Jones, M.G., “Design and Optimization of 3D Folded-Core Acoustic Liners for Enhanced Low-Frequency Performance”, AIAA JournalVol. 58, No. 1, pp. 206-218, 2020.
[15] Ma, X., and Su, Z., “Development of Acoustic Liner in Aero Engine: A Review”, Science China Technological Sciences, pp. 1-14, 2020.
[16] Crocker, M.J., Handbook of Acoustics, John Wiley & Sons., New York, USA, 1998.
[17] Fahy, F., Foundations of Engineering Acoustics, ACADEMIC PRESS, London, UK, 2001.
[18] Knepper, K., Numerical Predictions of Acoustic Performance of Folded Cavity Liners for Turbofan Engine Intakes, Rolls-Royce University Technology Centre in Gas Turbine Noise, Institute of Sound and Vibration Research, Faculty of Engineering and the Environment, University of Southampton, UK, 2013.