محاسبه سطح فشار صوت ایرفویل NACA۰۰۱۲ با مقیاس زیر شبکه گردابه های محلی منطبق با دیواره (LES WALE)

یکی از بهترین روش های عددی مورد استفاده در دینامیک سیالات محاسباتی، روش شبیه سازی گردابه های بزرگ یا LES میباشد. دقت مناسب این روش هنگامی حاصل می شود که شبکه محاسباتی مناسب آن استفاده شده باشد. یکی از الزامات شبکه محاسباتی LES اندازه المانهای لایه مرزی روی دیواره است. روش های RANS که برای مدل نمودن جریان در لایه مرزی به تنظیم مناسب فاصله عمودی اولین لایه شبکه با سطح دیواره یا +Δy نیاز دارند. اما در روش LES برای شبیه سازی دقیق جریان در لایه مرزی، ابعاد سلول های روی مرز جامد در جهت+Δz+,xΔ نیز بایستی طبق قواعد محدود و مشخص باشند. این ابعاد بسته به نوع جریانجریان برشی نازل، جریان داخل کانال، ..) متفاوت می باشد. در این پژوهش نسبت به سنجش سطح فشار صوت حاصل از جریان ایرودینامیکی در اطراف ایرفویل سه بعدی متقارن ناکا-۰۰۱۲ اقدام شده است. محاسبات در عدد رینولدز ۹۴۱۱۰ و عدد ماخ۰/۱۶ در زاویه حمله ۴/۸ درجه صورت گرفته است . برای محاسبه سطح فشار صوت ناشی از جریان هوا بر روی ایرفویل از دینامیک سیالات عددی استفاده شده است. برای حل میدان جریان از معادلات سه بعدی و گذرای ناویر استوکس و روش شبیه سازی گردابه های بزرگ استفاده شده است. برای مقیاس زیرشبکه از مدل گرانروی گردابه های محلی منطبق با دیواره یا WALE استفاده و نتایج برسی شده است. شدت صوت در دوردست با استفاده از معادلات فاکس ویلیام ھاوکینز بدست آمده است. ابتدا نتایج حل برای ضرایب ایرودینامیکی با استفاده از نتایج نرم افزار xfoil صحت سنجی شده است. سپس سطح فشار صوت با استفاده از داده های تجربی بدست آمده از تونل باد ناسا-لانگلی اعتبار سنجی گردیده است. نتایج محاسباتی در کل انطباق مناسبی با داده های تجربی نشان میدهد. اختلاف در نوسانات نتایج می تواند ناشی از عدم تطابق ماهیت اغتشاشی جریان ورودی تونل باد و محاسبات عددی، مانند مقیاس طول اغتشاش باشد که در گزارش تجربی به آن اشاره نشده است. به همین خاطر محاسبات سطح فشار صوت با دو فیلتر یک اکتاو و یک سوم اکتاو صورت گرفته است. نتایج فیلتر یک سوم اکتاو از نظر همواری و روند نمودار سطح فشار صوت تشابه بیشتری با داده های تجربی نسبت به فیلتر یک اکتاو نشان می دهند.