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난류-캐스케이드 상호작용 소음 예측을 위한 Perfectly Matched Layer을 이용한 내부 입/출구 정상유동 경계조건의 개발
Development of Internal Inflow/outflow Steady Mean Flow Boundary Condition Using Perfectly Matched Layer for the Prediction of Turbulence-cascade Interaction Noise 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.22 no.7, 2012년, pp.685 - 691  

김대환 (부산대학교 기계공학부) ,  정철웅 (부산대학교)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

It is essential for the accurate time-domain prediction of broadband noise due to turbulence-cascade interaction to develop inflow/outflow boundary conditions to satisfy the following three requirements: to maintain the back ground mean flow, to nonreflect the outgoing disturbances and to generate t...

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문제 정의

  • 이 논문에서는 기존의 PML방정식(12) 을 확장하여 목표로 하는 평균유동장을 예측할 수 있는 PML방정식을 제시하고 이를 이용하여 4th Computational Aeroacoustics on Benchmark Problems(13) 에서 제시한 에어포일 캐스케이드 주위의 평균유동장을 예측 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고차의 전산공력음향기법을 이용한 시간-공간영역에서 에어포일 캐스케이드 소음에 대한 연구가 이루어지는 배경은? 홴 광대역 소음은 자가소음 (self noise)과 유입소음(inflow noise)으로 분류할수 있는데 후자가 일반적으로 큰 소음을 발생시키는 것으로 알려져 있다(2) . 유입광대역 소음은 유입 난류(rotor-wake)와 캐스케이드의 상호작용으로 발생하고 현재까지 난류-캐스케이드 상호작용 소음과 관련된 대부분의 연구는 두께가 없는 평판 캐스케이드에 대해 선형이론에 입각한 연구가 주를 이루었다(3~6) . 이러한 선형이론에 기초한 주파수영역 해석방법은 캐스케이드의 기하학적 형상에 따라 변화 하는 하중과 불균일 유동장의 광대역 소음에 대한 영향을 고려할 수 없다. 따라서 최근에는 고차의 전산공력음향기법(computational aero-acoustics)을 이용한 시간-공간영역에서 에어포일 캐스케이드 소음에 대한 연구가 이루어지고 있다(1,7~9) .
전산공력음향기법을 이용하여 개발한 시간-공간 영역 프로그램에 사용된 지배방정식은? 전산공력음향기법을 이용하여 개발한 시간-공간 영역 프로그램에 사용된 지배방정식은 2차원 비선형 Euler 방정식이고 식 (1)과 같다.
항공기 소음의 구분은? 항공기 소음은 발생원인에 따라 홴 소음, 제트 소음, 동체 소음으로 크게 구분된다. 최근 여객기의 엔진 효율을 높이기 위해서 높은 바이패스비(bypass ratio)를 가진 엔진을 사용함에 따라 홴 광대역 소음이 중요해지고 있다.
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참고문헌 (15)

  1. Kim, S. and Cheong, C., 2009, Development of Efficient Numerical Method in Time-domain for Broadband Noise due to Turbulence-cascade Interaction, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 19, No. 7, pp. 719-725. 

  2. Cheong, C., Jung, S. S., Cheung, W. S. and Lee, S., 2006, Time-domain Computation of Broadband Noise due to Turbulence Cascade Interaction, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 16, No. 3, pp. 263-269. 

  3. Cheong, C., Joseph, P. and Lee, S., 2005, Computation of Broadband Noise of a 2D Flat-airfoil Cascade Subject to Ingested Turbulence, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 15, No. 6, pp. 687-696. 

  4. Cheong, C., Joseph, P. and Lee, S., 2006, High-frequency Approximate Formulation for the Acoustic Power Spectrum due to Cascade-turbulence Interaction, Journal of Acoustical Society of America, Vol. 19, No. 1, pp. 108-122. 

  5. Cheong, C., Jurdic, V. and Joseph, P., 2009, Decomposition of Modal Acoustic Power due to Cascade-turbulence Interaction, Journal of Sound and Vibration, Vol. 324, pp. 57-73. 

  6. Posson, H., Moreau, S. and Roget, M., 2010, On the use of a Uniformly Valid Analytical Cascade Response Function for Fan Broadband Noise Predictions, Journal of Sound and Vibration, Vol. 329, pp. 3721-3743. 

  7. Nallasamy, M., Hixon, R. and Sawyer, S., 2007, Solution of Unsteady Ruler Equations: Gustcascade Interaction Tones, Computers and Fluids, Vol. 36, pp. 724-741. 

  8. Hixon, R., Sescue, A. and Allampalli, V., 2010, Towards the Prediction of Noise from Realistic Rotor Wake/stator Interaction Using CAA, Procedia Engineering, Vol. 6, pp. 203-213. 

  9. Sescu, A. and Hixon, R., 2009, Validation of a CAA Code using a Benchmark Wake-stator Interaction Problem, 15th AIAA/CEAS Aeroacoustic Conference, Miami, Florida, AIAA paper 2009-3340. 

  10. Tam, C. K. W. and Webb, J. C., 1993, Dispersion-relation-preserving Finite Difference Scheme for Computational Aeroacoustics, Journal of Computational Physics, Vol. 107, No. 2, pp. 262- 281 

  11. Hu, F. Q., 2005, A Perfectly Matched Layer Absorbing Boundary Condition for Linearized Euler Equations with a Non-uniform Mean Flow, Journal of Computational Physics, Vol. 208, No. 2, pp. 469-492. 

  12. Parrish, S. A. and Hu, F. Q., 2007, Application of PML Absorbing Boundary Condition to Aeroacoustic Problems with an Oblique Mean Flow, AI7 2007-3509. 

  13. Envia E., 2004, Benchmark Solution for the Category3-problem2: Cascade-gust Interaction, In: Fourth Computational Aeroacoustics on Benchmark Problems, NASA/CP-2004-212954, pp. 59-65. 

  14. Giles, M., 1991, UNSFLO: A Numerical Method for the Calculation of Unsteady Flow in Turbomachinery, GTL Report #205. 

  15. Shen, H. and Tam, C. K. W., 1998, Numerical Simulation of the Generation of Axisymmetric Mode Het Screech Tones, AIAA Journal, Vol. 36, No. 10. pp. 1801-1807. 

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