High fidelity numerical simulations for landing gear noise prediction

Autor(es)

Túlio Rodarte Ricciardi

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica
• Data de defesa: 2021-07-22

Membros da banca

William Roberto Wolf; Fernando Martini Catalano; Kunihiko Taira; Meelan Choudhari; Philippe Spalart

• Orientador: William Roberto Wolf

Resumo

Previsões de ruído de configurações de trem de pouso são obtidas combinando simulações de alta fidelidade e analogia acústica de Ffowcs Williams e Hawkings (FWH). Diferentes geometrias são investigadas, incluindo o modelo em escala LAGOON e um trem de pouso realístico em escala real. A previsão aeroacústica de sistemas complexos depende da habilidade da malha e dos métodos numéricos para resolver importantes características de fluxo. Nesse sentido, ambas as geometrias são estudadas primeiro com uma resolução de malha mais grossa. Com o conhecimento adquirido na avaliação inicial, uma malha com discretização mais fna é utilizada para melhorar a precisão numérica. Assim, melhores soluções do campo de flutuação e mecanismos de geração de ruído são alcançadas. Os resultados são apresentados em termos de campos médios e de flutuação, bem como previsões de ruído utilizando a formulação de Ffowcs Williams e Hawkings. O trem de pouso LAGOON é investigado com dois objetivos distintos. Primeiramente, para a validação tanto as ferramentas numéricas como a metodologia empregada neste trabalho, visto que esta configuração tem uma extensa base de dados experimental e numérica disponível na literatura. Em segundo lugar, apesar de ser um modelo de trem de pouso, essa configuração apresenta as mesmas tendências de geometrias mais complexas. Portanto, o conhecimento desse caso pode ser aplicado para a segunda configuração, mais complexa. Para o trem de pouso realístico, duas configurações com diferentes níveis de fidelidade são estudadas, incluindo uma versão simplificada, onde os componentes de pequena escala são removidos, e a versão completa, incluindo todos os componentes. Com os resultados de ambas as configurações, é possível investigar o papel dos componentes de menor escala na geração de ruído. Isso é importante para entender se a configuração simplificada pode capturar toda a física relevante mesmo com um custo reduzido. A identificação e análise de fontes de ruído são realizadas aplicando analogias acústicas a componentes individuais do trem de pouso para identificar potenciais fontes de ruído tonal. Em seguida, uma decomposição modal é aplicada para identificar estruturas hidrodinâmicas coerentes responsáveis pela geração de ruído tonal por diferentes componentes, incluindo o pino para reboque, cavidades das rodas e compartimento do trem de pouso. Este procedimento visa melhorar a capacidade de realizar previsões numéricas de ruído e identificação da fonte de configurações complexas deve fornecer os meios para o projeto de aeronaves com emissões de ruído reduzidas (AU)

• Processo FAPESP: 18/11835-0 - Investigação numérica do ruído gerado por trens de pouso
• Beneficiário: Tulio Rodarte Ricciardi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado