Aplicação de métodos de aeroacústica computacional para a investigação de efeitos de difração de ondas acústicas em bordos de fuga de aerofólios

Resumo

Os bordos de fuga de aerofólios representam um mecanismo fundamental de geração de ruído aerodinâmico. O processo físico de geração de ruído em bordos de fuga de aerofólios ocorre quando estruturas turbulentas são transportadas ao longo da camada limite gerando flutuações de velocidade na proximidade do bordo de fuga. Essas flutuações de velocidade causam flutuações de pressão aerodinâmica que podem ser espalhadas pela superfície sólida do aerofólio. Dessa forma, energia do escoamento aerodinâmico é transformada em energia acústica que se propaga na forma de ondas que sofrem difração no bordo de fuga.O estudo do fenômeno de geração de ruído em bordos de fuga de aerofólios encontra aplicação em diversos problemas de interesse científico e industrial como, por exemplo, em asas de aeronaves, pás de turbinas eólicas e ventoinhas encontradas em sistemas de refrigeração de eletrônicos. No primeiro caso, o ruído de aerofólios pode ser gerado em eslates e flapes em condições de pouso, quando essas superfícies são estendidas para se obter alta sustentação. Além disso, o ruído de jatos pode sofrer difração em bordos de fuga de asas. Com o aumento das dimensões dos motores aeronáuticos, o problema de difração do ruído de jatos se tornou um problema. Com o intuito de se reduzir o consumo de combustível em motores aeronáuticos, a indústria optou por aumentar a razão entre as regiões de escoamento frio e quente dos jatos. Isso aproximou os motores das asas para que a distância entre o sistema propulsivo e o solo continuasse segura. No entanto, com a aproximação do motor, os escoamentos dos jatos passaram a se desenvolver mais próximos dos bordos de fuga das asas. Inclusive, em condições de pouso e decolagem, os flapes são estendidos e interagem com o escoamento dos jatos causando fontes de ruído adicionais.Neste trabalho, métodos de aerocústica computacional serão aplicados para a investigação dos efeitos de difração de ondas acústicas em bordos de fuga de aerofólios. Nesse contexto, simulações de alta fidelidade serão utilizadas para se investigar as fontes de ruído em configurações de instalação jato - asa. Além disso, modelos de ordem reduzida também serão desenvolvidos e utilizados para se melhor compreender o problema de instalação.