Resumo: Um estudo numérico é realizado para se avaliar os efeitos de espessura, sucção e assopramento em bordos de fuga nos processos de geração e propagação de ruído de aerofólios. Simulações numéricas diretas, DNS, (do inglês Direct Numerical Simulations) são realizadas para um aerofólio NACA 0012 em diversas condições de escoamentos com números de Mach (Ma = 0.1 até 0.3), ângulos de incidência (AoA = 0 e 3 deg.), e números de Reynolds baseados na corda do aerofólio (Rec = 5000, 10000, 50000 e 100000). Simulações bi-dimensionais são realizadas para um perfil NACA 0012 com modificações nos bordos de fuga espessos. Os efeitos de sucção e assopramento são avaliados no processo de geração de ruído para as condições de escoamento acima. Uma metodologia híbrida que emprega DNS para o cálculo das fontes acústicas e a formulação de analogia acústica de Ffowcs Williams¿Hawkings é utilizada para quantificar as contribuções das fontes sonoras do tipo dipolo e quadrupolo no ruído total. Resultados para escoamentos em baixos números de Reynolds mostram que o aerofólio emite um único componente tonal e que um bordo de fuga mais espesso produz um nível de ruído maior comparado com um bordo de fuga mais fino uma vez que os valores das fontes quadrupolo são maiores e se encontram mais próximas da superficie do aerofólio. No entanto, resultados para os escoamentos com números de Reynolds moderados revelam que o aerofólio pode emitir múltiplos tons sobrepostos num espectro de banda larga, dependendo da configuração do escomento. Esses resultados indicam a existência de um mecanismo de retroalimentação acústico conforme discutido na literatura. A presença dos tons secundários é muito dependente dos efeitos de compressibilidade, ângulo de incidência e espessura de bordo de fuga. Para baixos números de Reynolds, assopramento no bordo de fuga reduz o nível de ruído gerado. Para os casos em que o ruído de banda larga com múltiplos tons são observados, sucção e assopramento modificam consideravelmente a região hidrodinâmica responsável pela geração de ruído e, para alguns dos casos analisados, o assopramento pode eliminar completamente os picos tonais. Este trabalho também apresenta um estudo sobre novas técnicas de simulação numérica que podem ser aplicadas no estudo de ruído de aerofólios. Esse estudo é resultado de um estágio de 6 meses no Lawrence Livermore National Laboratory realizado pelo autor Ver menos

Abstract: A numerical investigation is performed to assess the effects of trailing edge bluntness and trailing edge suction & blowing on airfoil self-noise generation and propagation. A suite of direct numerical simulations (DNS) are carried out for a NACA 0012 airfoil at different free-stream Mach numbers (Ma=0.1 to 0.3), angles of incidence (AoA = 0 and 3 deg.), and Reynolds numbers based on the airfoil chord (Rec=5000, 10000, 50000 and 100000). Two-dimensional simulations are performed for a NACA 0012 airfoil profile with two modified blunt trailing edges. The effects of suction and blowing on airfoil self-noise generation are also examined for the flow configurations above. A hybrid methodology that employs DNS for near-field source computations and the Ffowcs Williams--Hawkings equation as an acoustic analogy formulation is applied to quantify the individual contributions of the dipole and quadrupole sources to the total noise. Results for the low Reynolds number flows studied show that the airfoil emits a single "narrow-band'' tone, and that a thicker trailing edge produces higher noise levels than a thinner one due to an increase in the intensity and proximity of quadrupole sources to the airfoil surface. On the other hand, results for the moderate Reynolds number flows analyzed reveal that the airfoil emits multiple "narrow-band'' tones superimposed on a broadband hump depending on the flow configuration. These results indicate the existence of an acoustic feedback loop as discussed in literature. It is shown that the presence of the secondary tones is very dependent on compressibility effects, angle of incidence and trailing edge bluntness. For those cases where a broadband hump with multiple tones are observed, trailing edge blowing and suction considerably modifies the near-field hydrodynamic region responsible for noise generation and, for some of the flow configurations investigated, blowing can completely eliminate the tonal peaks. This work also shows in appendix A further details of novel numerical techniques which can be applied for the study of airfoil noise. This chapter is an outcome of a 6-month internship performed at Lawrence Livermore National Laboratory by the present author Ver menos