بررسی عددی هیدروآکوستیک جریان همراه با کاویتاسیون حول ایرفویل NACA0012

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-8 (8)

کد مقاله : 1116-ISAV2022 (R3)

نویسندگان

دانشگاه فردوسی مشهد، گروه مکانیک

چکیده

در این مقاله، تولید و گسترش امواج صوتی در جریان های همراه با کاویتاسیون و بدون کاویتاسیون مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. جریان های همراه با کاویتاسیون به دلیل وجود ابرهای کویتی که غالبا رفتار های پریودیک دارند، باعث انعکاس نوسانات فشاری در دامنه جریان شده و این نوسانات فشاری به صورت امواج صوتی قابل دریافت می باشند. در بسیاری از کاربردهای نظامی، انعکاس حداقلی صوت از اجسام متحرک درون آب از قبیل پرتابه ها و یا پروانه روتورها امری حیاتی در نبردهای دریایی محسوب می شود. از طرفی آلودگی صوتی ناشی از حرکت اجسام متحرک درون آب های آزاد، مورد توجه فعالان محیط زیست بوده به طوری که این آلودگی صوتی امروزه یکی از عوامل تهدید کنند سلامت آبزیان در نظر گرفته می شود. در این مقاله ابتدا تاریخچه تحقیقات آزمایشگاهی و محاسباتی صورت گرفته در این زمینه ارائه می شود و سپس میدان صوتی ایجاد شده حول ایرفویل NACA0012 در جریان آشفته همراه با کاویتاسیون با استفاده از مدل آشفتگی LES و آنالوژی صوتی FW-H در اعداد کاویتاسیون مختلف بررسی و نتایج با داده های تجربی مقایسه می شود. بر اساس یافته های این مقاله، نتایج بدست آمده از حل عددی با مدل آشفتگی LES و آنالوژی FW-H انطباق مناسبی با دادهای تجربی داشته و هرچه عددکاویتاسیون کمتر باشد، نتایج بدست آمده از آنالوژی FW-Hدقت بالاتری داشته است. بنابراین استفاده از این متد در جریان با اعداد کاوتاسیون کوچک و در شرایطی که حباب کویتی بزرگی تشکیل شده است، توصیه می شود.

کلیدواژه ها

کاویتاسیون؛ هیدروآکوستیک؛ هیدرودینامیک؛ نویز؛ جریان آشفته

Title

Numerical investigation of hydro-acoustic properties of cavitating flow around NACA0012 hydrofoil

Authors

Mohammad Naeimirad, Mahmoud Pasandidehfard

Abstract

In this article, production and propagation of sound waves in cavitating and none cavitating flows had been investigated. Due to the existence of cloud cavities, cavitating flows have periodic behavior which lead to pressure fluctuations and noise propagation. In most military applications minimum sound production and reflection is crucial for the security issues of underwater projectiles. On the other hand, noise pollution due to the underwater vehicles is a potential danger for sea nature and aquatic health. In this paper, a brief review of numerical and experimental of pervious investigations, is presented. At next stage, the result of numerical simulation of turbulent cavitating flow around NACA0012 hydrofoil at four different cavitation numbers by implementing LES turbulence model and FW-H acoustic analogy; would be presented and compared with experimental available data. According to the findings of this paper, there is an acceptable adoption between numerical simulation results and experiment data for low cavitation numbers (σ=2.27 ,2.53). It can be concluded that FW-H acoustic analogy is more suitable for simulation of cavitating flows with low cavitation number and bigger cavities

Keywords

cavitation, hydro-acoustic, hydro-dynamic, noise, Turbulent flow

مراجع

1. Leaper R., Renilson M., Ryan, Reducing underwater noise from large commercial ships: current status and future directions, Journal of Ocean Technology, 2014. 2. Chapman R., Ambient Noise in the Ocean, Journal of Ocean Technology, 2014. 3. Hirschberg A., Rienstra, S. W., An introduction to aeroacoustics, Eindhoven University of Technology, Eindhoven, The Netherlands, 2004. 4. C. Park, H. Seol, K. Kim, W. Seong, A study on propeller noise source localization in a cavitation tunnel, Ocean Engineering, 2009. 5. Lighthill, M. J, On Sound Generated Aerodynamically. II. Turbulence as a Source of Sound, Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 1954. 6. Lurton X., Leviandier L., Underwater acoustic wave propagation. In an introduction to underwater acoustics: principles and applications, chapter 2, Praxis Publishing, Chichester, 2 editions, 2010. 7. Howe, M., Acoustics of fuid-structure interactions, Cambridge University Press, Cambridge, 1998. 8. Sanghyeon Kim, Cheolung Cheong, Warn-Gyu Par, Numerical investigation on cavitation flow of hydrofoil and its flow noise with emphasis on turbulence models, AIP ADVANCES, 2017. 9. Harish Ganesh, Juliana Wu, Steven Ceccio, Flow-Induced Noise of Shedding Partial Cavitation on a Hydrofoil, Flinovia, 2018. 10. An Yu, Xincheng Wang, Zhipeng Zou, Qinghong Tang, Huixiang Chen, Investigation of Cavitation Noise in Cavitating Flows around an NACA0015 Hydrofoil, Applied Science, 2019. 11. Muhammad Saif Ullah Khalid, mran Akhtar, Binxin Wu, Quantification of flow noise produced by an oscillating hydrofoil, Ocean Engineering, 2019. 12. Zhigao Dang, Zhaoyong Mao, Wenlong Tian, Reduction of Hydrodynamic Noise of 3D Hydrofoil with Spanwise Microgrooved Surfaces Inspired by Sharkskin, Journal of Marine Science and Engineering, 2019. 13. Byoung-Kwon Ahn, So-Won Jeong, Cheol-Soo Park, Gun-Do Kim, An Experimental Investigation of Coherent Structures and Induced Noise Characteristics of the Partial Cavitating Flow on a Two-Dimensional Hydrofoil, Journal of Fluids, 2020. 14. Zehao Li, Zhongdong Qian, Bin Ji, Transient cavitating flow structure and acoustic analysis of a hydrofoil with whalelike wavy leading edge, Applied Mathematical Modelling, 2020. 15. Grant M. Skidmore, Timothy A. Brungart, Jules W. Lindau, Michael J. Money, "Noise generated by ventilated supercavities", Noise Control Engr. J., 2015. 16. A. Yu, Z. H. Qian, J. J. Ji, Q. H. Tang, H. X. Chen, D. Q. Zhou, Numerical Simulation of Ventilated Cavitation Evolution with an Insight on How Ventilation Influences Pressure Fluctuation and Cavitation Noise, Journal of Applied Fluid Mechanics, 2020. 17. J. Smagorinsky, General circulation experiments with the primitive equations: I. the basic experiment, Mon. Weather Rev. 91, p. 99, 1963.