Análise paramétrica do efeito da compressibilidade no ruído de interação rotor-estator em cascatas bidimensionais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Leonardo Ferreira e
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Monografias da UnB
Texto Completo: https://bdm.unb.br/handle/10483/25144
Resumo: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.
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spelling Silva, Leonardo Ferreira eMiserda, Roberto F. BobenriethSILVA, Leonardo Ferreira e. Análise paramétrica do efeito da compressibilidade no ruído de interação rotor-estator em cascatas bidimensionais. 2019. 57 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://bdm.unb.br/handle/10483/25144Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.No presente trabalho foram realizadas simulações numéricas com o intuito de analisar o efeito da compressibilidade na geração e propagação de ruído resultante da interação rotorestator em cascatas bidimensionais, onde é feita uma varredura entre os regimes subsônico e transônico, além de uma simulação numérica com as pás do estator mais próximas do rotor para o caso transônico. Para este propósito, utilizou-se o conceito de cilindro desenvolvido e fronteira imersa móvel, a fim de simular um escoamento 2D cíclico. As geometrias das pás do rotor e estator utilizadas são provenientes da bancada experimental da NASA, do Ventilador de Controle de Ruído Avançado (Advanced Noise Control Fan – ANCF). O estudo dos sensores móveis e estáticos é realizado através do uso do SIMDATA, rotina de análise de dados desenvolvida pela Embraer para o software MATLAB. Para baixos números de Mach, observa-se a condição de stall nas pás do estator, o que influencia os resultados obtidos pela simulação numérica, e assim, quanto aos modos visualizados, temos uma discordância entre o resultado e a teoria. Ainda, nota-se que o aumento do número de Mach do rotor reduz a condição de stall, por conta da advecção dos vórtices do estator, e assim temos uma melhor concordância com a teoria. No caso transônico, percebe-se a formação de ondas de choque no intradorso e extradorso do rotor, que não permanecem fixas ao longo do tempo. Ainda, na imagem resultante da simulação numérica, é possível visualizar descontinuidades nos modos. Quando aproximamos o estator ao rotor, essas descontinuidades desaparecem, os modos visualizados são mais nítidos e o valor do resultado obtido melhor se aproxima do teórico. As simulações foram realizadas no cluster de processadores Knights Landing utilizando o código Virtual Aeroacoustic Tunnel (VAT), desenvolvido pelo Laboratório de Aeroacústica Virtual (Computational Aeroacoustics Laboratory - CAALab) da Universidade de Brasília.Submitted by Caroline Botelho Teixeira (carolinebotelhoteixeira@gmail.com) on 2020-06-17T02:00:38Z No. of bitstreams: 1 2019_LeonardoFerreiraSilva_tcc.pdf: 5940451 bytes, checksum: 576c6a4c424eadc22dccc95e6ccf803a (MD5)Approved for entry into archive by Biblioteca Digital de Monografias Gerência (bdm@bce.unb.br) on 2020-07-30T11:19:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2019_LeonardoFerreiraSilva_tcc.pdf: 5940451 bytes, checksum: 576c6a4c424eadc22dccc95e6ccf803a (MD5)Made available in DSpace on 2020-07-30T11:19:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2019_LeonardoFerreiraSilva_tcc.pdf: 5940451 bytes, checksum: 576c6a4c424eadc22dccc95e6ccf803a (MD5)In the present work, numeric simulations were made to analyze the effect of the compressibility in the generation and propagation of the tonal and broadband noise that results from the interaction rotor-stator on subsonic bidimensional cascades, where a sweep was made between subsonic and transonic flow. In order to capture this phenomenon, it was used the concept of a thin annular duct and immersed boundary movement, as to simulate a 2D cyclic flow. The geometry of the rotor and stator vanes are from the Advanced Noise Control Fan – ANCF, from a research center of NASA. The study of the static and mobile sensors is made using the SIMDATA, a data analyzer MATLAB routine developed by Embraer. For low Mach numbers, a stall condition is observed in the stator vanes, which influences the results obtained by the numerical simulation, where, in the modes visualized, we have a disagreement between result and theory. Also, with the increase of the Mach number of the rotor blades there is a reduction of the stall condition on the stator vanes, due to the advection of the stator vortexes, and thus we have a better agreement with the theory. In the transonic case, there are shock waves in the upper and lower cambers of the rotor blades and are not fixed over time. Still, in the image resulting from the numerical simulation, it is possible to visualize discontinuities in the modes. When we approximate the stator vanes to the rotor blades, these discontinuities disappear, the modes visualized are sharper and the value of the obtained results better approaches the theoretical values. The simulations were run on a Knights Landing cluster utilizing the Virtual Aeroacoustic Tunnel (VAT) code, created by the Computational Aeroacoustics Laboratory (CAALab) of the University of Brasília, was used in this work.A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor que autoriza a Biblioteca Digital da Produção Intelectual Discente da Universidade de Brasília (BDM) a disponibilizar meu trabalho de conclusão de curso por meio do sítio bdm.unb.br, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 International, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. 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