Análise paramétrica do efeito da compressibilidade no ruído de interação rotor-estator em cascatas bidimensionais

Abstract

No presente trabalho foram realizadas simulações numéricas com o intuito de analisar o efeito da compressibilidade na geração e propagação de ruído resultante da interação rotorestator em cascatas bidimensionais, onde é feita uma varredura entre os regimes subsônico e transônico, além de uma simulação numérica com as pás do estator mais próximas do rotor para o caso transônico. Para este propósito, utilizou-se o conceito de cilindro desenvolvido e fronteira imersa móvel, a fim de simular um escoamento 2D cíclico. As geometrias das pás do rotor e estator utilizadas são provenientes da bancada experimental da NASA, do Ventilador de Controle de Ruído Avançado (Advanced Noise Control Fan – ANCF). O estudo dos sensores móveis e estáticos é realizado através do uso do SIMDATA, rotina de análise de dados desenvolvida pela Embraer para o software MATLAB. Para baixos números de Mach, observa-se a condição de stall nas pás do estator, o que influencia os resultados obtidos pela simulação numérica, e assim, quanto aos modos visualizados, temos uma discordância entre o resultado e a teoria. Ainda, nota-se que o aumento do número de Mach do rotor reduz a condição de stall, por conta da advecção dos vórtices do estator, e assim temos uma melhor concordância com a teoria. No caso transônico, percebe-se a formação de ondas de choque no intradorso e extradorso do rotor, que não permanecem fixas ao longo do tempo. Ainda, na imagem resultante da simulação numérica, é possível visualizar descontinuidades nos modos. Quando aproximamos o estator ao rotor, essas descontinuidades desaparecem, os modos visualizados são mais nítidos e o valor do resultado obtido melhor se aproxima do teórico. As simulações foram realizadas no cluster de processadores Knights Landing utilizando o código Virtual Aeroacoustic Tunnel (VAT), desenvolvido pelo Laboratório de Aeroacústica Virtual (Computational Aeroacoustics Laboratory - CAALab) da Universidade de Brasília.