Towards optimal design of acoustic liners in turbofan aero-engines

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Spillere, André Mateus Netto
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/182589
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017.
id UFSC_32ab4f9a325751a5349511f5d8039107
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/182589
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Universidade Federal de Santa CatarinaSpillere, André Mateus NettoCordioli, Júlio Apolinário2018-01-09T03:20:40Z2018-01-09T03:20:40Z2017348526https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/182589Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017.Motores turbofan são largamente utilizados em aeronaves comerciais e são uma das principais fontes de ruído. O ruído desse motores pode ser dividido em diferentes componentes, sendo que o ruído proveniente do fan é de grande importância no processo de certificação da aeronave. Este é geralmente dominado pela presença de tons e suas harmônicas, tornando desejável utilizar um tratamento acústico com grande atenuação em uma faixa estreita de frequência. Isto é obtido por meio de liners acústicos, que podem ser interpretados como um arranjo de ressonadores de Helmholtz. Tradicionalmente, os liners são caracterizados por meio de sua impedância acústica. Esta abordagem possui várias vantagens: (i) a impedância acústica pode ser estimada por modelos semi-empíricos de baixo custo; (ii) várias técnicas experimentais são reportadas na literatura para extrair a impedância do liner, como os métodos inversos, diretos e técnicas in situ; (iii) o conceito de impedância ótima para dutos pode ser desenvolvida, e portanto o liner pode ser projetado para alcançar a impedância ótima; (iv) a previsão de atenuação sonora em dutos é baseada na impedância acústica do liner. Estes quatro itens são abordados neste trabalho. Primeiramente, modelos semi-empíricos preditivos de liner são analisados e comparados com resultados experimentais. Os modelos são baseados na soma de diversos efeitos e dão uma ideia de quais afetam a impedância acústica do liner. Na sequência, técnicas experimentais são investigadas. O método clássico de acoplamento modal é modificado para incluir um modelo de impedância, resultando em curvas contínuas. Além disso, efeitos de condição de contorno na edução de impedância são considerados, e alternativas à condição de contorno de Ingard-Myers são implementadas. A diferença entre resultados na impedância quando a fonte sonora está a montante ou a jusante da amostra também é discutida. Em seguida, o conceito de impedância ótima para dutos circulares na ausência e presença de escoamento uniforme é apresentado, assim como aplicações para geometria de motores aeronáuticos turbofan. Finalmente, a previsão de atenuação sonora baseada em escoamento uniforme e cisalhante é comparada.Abstract : Turbofan aero-engines are largely employed in commercial aircraft and are one of the main sources of noise. Engine noise can be divided into several components, and fan noise plays a major role in the aircraft certification process. It is generally dominated by the presence of a tone and its harmonics, making desirable to use an acoustic treatment with large attenuation at a narrow bandwidth. This is accomplished by means of acoustic liners, which can be seen as an array of Helmholtz resonators. Usually, the liner is characterized by its acoustic impedance. This approach has several advantages: (i) the acoustic impedance can be predicted by low-cost semi-empirical models; (ii) many experimental techniques are reported in the literature to extract the liner impedance, such as inverse methods, straightforward methods and in situ techniques; (iii) the concept of optimal impedance for ducts can be developed, and therefore the liner can be designed to achieve the optimal impedance; (iv) the sound attenuation prediction in ducts is based on the liner acoustic impedance. These four items are covered in this work. Firstly, liner prediction semi-empirical models are analysed and compared to experimental results. The models are based on the sum of several effects and give an insight into what alters the liner acoustic impedance. On the following, the experimental techniques are investigated. The classical mode matching method is modified to include an impedance model, resulting in smooth impedance curves. Also, the effect of boundary conditions in the educed impedance is considered, and alternatives to the Ingard-Myers boundary condition are implemented. The difference between upstream and downstream acoustic source positions in the educed impedance is also discussed. Next, the concept of optimal impedance for circular ducts in the absence and presence of mean flow is presented, as well some applications to turbofan aero-engine geometries. Finally, sound attenuation predictions based on uniform and shear flow are compared.160 p.| il., gráfs., tabs.engEngenharia mecânicaImpedancia acusticaAeroacústicaAeronavesRuídoTowards optimal design of acoustic liners in turbofan aero-enginesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINAL348526.pdfapplication/pdf3551847https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/182589/1/348526.pdfe230fe18007e16805c64bbe54b532888MD51123456789/1825892018-01-09 01:20:40.67oai:repositorio.ufsc.br:123456789/182589Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732018-01-09T03:20:40Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Towards optimal design of acoustic liners in turbofan aero-engines
title Towards optimal design of acoustic liners in turbofan aero-engines
spellingShingle Towards optimal design of acoustic liners in turbofan aero-engines
Spillere, André Mateus Netto
Engenharia mecânica
Impedancia acustica
Aeroacústica
Aeronaves
Ruído
title_short Towards optimal design of acoustic liners in turbofan aero-engines
title_full Towards optimal design of acoustic liners in turbofan aero-engines
title_fullStr Towards optimal design of acoustic liners in turbofan aero-engines
title_full_unstemmed Towards optimal design of acoustic liners in turbofan aero-engines
title_sort Towards optimal design of acoustic liners in turbofan aero-engines
author Spillere, André Mateus Netto
author_facet Spillere, André Mateus Netto
author_role author
dc.contributor.pt_BR.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Spillere, André Mateus Netto
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Cordioli, Júlio Apolinário
contributor_str_mv Cordioli, Júlio Apolinário
dc.subject.classification.pt_BR.fl_str_mv Engenharia mecânica
Impedancia acustica
Aeroacústica
Aeronaves
Ruído
topic Engenharia mecânica
Impedancia acustica
Aeroacústica
Aeronaves
Ruído
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017.
publishDate 2017
dc.date.issued.fl_str_mv 2017
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2018-01-09T03:20:40Z
dc.date.available.fl_str_mv 2018-01-09T03:20:40Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/182589
dc.identifier.other.pt_BR.fl_str_mv 348526
identifier_str_mv 348526
url https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/182589
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 160 p.| il., gráfs., tabs.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/182589/1/348526.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv e230fe18007e16805c64bbe54b532888
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1766805356962381824

Registros relacionados