نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار،پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقاقات و فناوری، تهران، ایران.

2 دانش آموخته دکتری، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران، ایران.

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

عنوان مقاله [English]

Numerical and Analytical Study of Acoustic Liner Absorption Coefficient to Reduce Turbofan Engine Noise

نویسندگان [English]

  • Iman Bahman-Jahromi 1
  • Hadi Dastourani 2

1 Assistant Professor. Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, Iran.

2 Ph.D. Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology. Tehran. Iran.

چکیده [English]

Due to environmental requirements in reducing aircraft noise, using acoustic liners at the inlet of turbofan engines is necessary. These liners are designed in different geometries. Understanding the effects of different parameters in the design of these liners is essential. In this paper, one of the common examples, folded cavity liners (L-shaped), is investigated. The advantage of this geometry is reducing the space required to use the liner while maintaining the liner's depth. In the present paper, Comsol Multiphysics to simulate the acoustic of folded cavity liners numerically, and the effect of honeycomb cell height is investigated. The simulation results show that increasing the height of honeycomb cells at low frequencies (f <1700 Hz) increases the sound absorption coefficient, while at frequencies above 1700 Hz, the sound absorption coefficient decreases, and this decrease is very high at frequencies above 3500 Hz. Based on the simulation results for the general geometry considered in the present study, a height of 20 mm is an appropriate value for the height of honeycomb cells. In the present study, the numerical results are compared with experimental and analytical results, indicating the simulation results' good accuracy. This confirms the use of 2D numerical simulation in the initial design phase of acoustic liners and the parametric study of a similar problem.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acoustic Liner
  • Perforated Plate
  • Sound Absorption Coefficient
  • Turbofan Engine
[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.