Predição numérica ruído de interação rotor-rotor em cascatas bidimensionais contra-rotativas

Abstract

O presente trabalho consiste na simulação numérica de um escoamento compressível e invíscido através de duas cascatas rotor-rotor bidimensionais contra-rotativas. Utilizou-se o método de fronteira imersa com geometria móvel para simular o ruído gerado pelo open rotor. As equações de Euler são numericamente resolvidas usando uma discretização de volume finito onde os fluxos são calculados com quarta ordem de precisão no espaço, enquanto o processo de marcha temporal é alcançado usando Runge-Kutta de terceira ordem. O carregamento das pás é reduzido ao aumentar a velocidade axial do escoamento livre enquanto a velocidade linear de rotação das pás se mantém constante com número Mach igual a 0,65. Sete casos foram simulados com velocidades do escoamento livre igual a Mach 0,15, 0,20, 0,22, 0,25, 0,27, 0,29 e 0,30. Os resultados numéricos mostram que o OASPL é mínimo para Mach 0,22, que corresponde aproximadamente a condição de projeto e o OASPL é máximo para Mach 0,30, isto é, para um carregamento mínimo nas pás. A separação entre cascatas foi investigada para 1,89, 0,4 e 0,0875 comprimentos característicos, mostrando que ambos os ruídos tonal e de banda larga podem ser atenuados ou intensificados em diferentes posições de geometrias. Desenvolveu-se sub-rotina numérica de rotação das geometrias móveis para compreender o fenômeno de indução do escoamento e sondas de velocidade foram implementadas no domínio computacional. Quinze casos com diferentes ângulos de rotação foram testados e o sinal das sondas evidenciou caráter oscilatório da velocidade induzida. Os resultados numéricos mostram que o escoamento livre é succionado de forma pulsante, com aumento da intensidade do pulso proporcional ao aumento do ângulo de rotação.