Μοντελοποίηση θορύβου αεροχημάτων

• Κύριος συγγραφέας: Φραγκιάς, Αναστάσιος
• Άλλοι συγγραφείς: Μάργαρης, Διονύσιος - Ελευθέριος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2018
• Θέματα: Αεροδυναμικός θόρυβος; Θόρυβος ελικοπτέρου; Ακουστική αναλογία; Εξίσωση FW-H; Aerodynamic noise; Rotor noise; Acoustic analogy; FW-H equation; 629.134 36

Η αριθμητική προσομοίωση της δημιουργίας θορύβου από στροφείο ελικοπτέρου καθώς και η διάδοσή του, αποτελεί ένα κρίσιμο ζήτημα στο σχεδιασμό των αεροχημάτων γενικότερα, και έχει εξεταστεί με μεγάλη προσοχή τα τελευταία χρόνια από την επιστημονική κοινότητα. Το ερευνητικό αυτό πεδίο έγινε ιδιαίτερα σημαντικό λόγω της συνεχώς αυξανόμενης ανάγκης για πολιτικά ελικόπτερα σε πυκνοκατοικημένες περιοχές. Η αριθμητική προσομοίωση του θορύβου που παράγεται από το στροφείο, χρησιμοποιεί την μέθοδο της ακουστικής αναλογίας του Lighthill, όπως αυτή εξελίχθηκε και τροποποιήθηκε από τους Ffowcs Williams και Hawkings (FW-H) κινούμενα στερεά σώματα. Στην παρούσα εργασία αναπτύχθηκε ένα υπολογιστικό μοντέλο βασισμένο στην εξίσωση FW-H, το οποίο προσομοιώνει το θόρυβο λόγω του πάχους του πτερυγίου και λόγω των αεροδυναμικών φορτίων στην πτέρυγα και το οποίο είναι κατάλληλο για περιπτώσεις υποηχητικής πτήσης. Η αριθμητική ανάλυση γίνεται στο πεδίο του χρόνου και λαμβάνει υπόψη τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του στροφείου, και την πολυπλοκότητα του ροϊκού πεδίου του ελικοπτέρου. Από την υπολογιστική ανάλυση προέκυψε ένα αξιόπιστο υπολογιστικό εργαλείο που δείχνει ικανό να προλέγει τις μεταβολές της ακουστικής πίεσης αλλά και της στάθμης ηχητικής πίεσης που προέρχονται από την κίνηση του πτερυγίου. Ο κώδικας πιστοποιήθηκε τόσο με αριθμητικά αποτελέσματα, όσο και με αντίστοιχα πειραματικά που λήφθησαν σε αεροσήραγγα, κατά τη διάρκεια συνεργατικών ευρωπαϊκών προγραμμάτων και οδήγησε σε μερικές ενδιαφέρουσες διαπιστώσεις. Ο κώδικας δίνει ακριβή αποτελέσματα για πτήση με υποηχητική ταχύτητα, για διάφορες γεωμετρίες του πτερυγίου και διάφορες συνθήκες πτήσης. Ο κώδικας επηρεάζεται ως προς την ακρίβεια του από τις παραμέτρους εισόδου και κυρίως από τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά της κίνησης του ελικοπτέρου. Για αυτό απαιτείται ακριβής προσδιορισμός του ροϊκού πεδίου του στροφείου. Η σύγκριση με τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξε ικανοποιητική συμφωνία με εξελιγμένα στροφεία, για τις περιπτώσεις της πρόσθιας πτήσης και της αιώρησης. Ανέδειξε όμως και την ανάγκη της εξέλιξης του μοντέλου για την περίπτωση καθοδικής πτήσης, όπου φαίνεται ότι η διαφορετική μορφή του ροϊκού πεδίου αλλά και η επίδραση από τα άλλα συστήματα του ελικοπτέρου, το ουραίο και την άτρακτο, επηρεάζουν την ακρίβεια των αποτελεσμάτων. Ωστόσο για τις περιπτώσεις που εξετάστηκαν στην παρούσα εργασία προκύπτει ότι το υπολογιστικό μοντέλο είναι εύχρηστο και αξιόπιστο στην πρόλεξη του θορύβου.