O estudante Danilo de Souza Braga, orientado pelo Prof. Júlio Apolinario Cordioli, Dr.Eng. e coorientado pelo Prof. Andrey Ricardo da Silva, Ph.D., defenderá sua tese na próxima sexta-feira (18/10) às 09h no Auditório do Polo. A defesa é vinculada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. O auditório tem capacidade para cerca de 80 pessoas.
Título: “Predição do ruído de FAN de motores aeronáuticos baseado em uma abordagem modal na presença de tratamento acústico e escoamento realístico”
Resumo:
A previsão do ruído gerado por motores aeronáuticos, em condição de voo, é uma ferramenta importante para o projeto de uma aeronave ou de um motor. Tais ferramentas possibilitam investigar o ruído de diferentes componentes desses motores, dentre os quais o ruído proveniente do fan pode ser mais significativo em determinadas condições de voo. Em geral, o campo sonoro gerado pelo fan dentro da nacele pode ser computado por meio de uma representação modal, a qual pode ser correlacionada com os diferentes mecanismos de geração sonora como ruído tonal (devido ao movimento periódico) e de banda larga (associado com escoamento turbulento). Para reduzir o ruído de tais mecanismos, liners acústicos são comumente utilizados, os quais, em geral, são modelados como uma impedância acústica localmente reativa. No entanto, sob condições realistas de escoamento, as propriedades de absorção acústica dos liners e a mitigação de ruído resultante podem ser afetadas, o que leva a uma redução na sua eficiência e a modificação da direcionalidade do ruído resultante em campo distante. Desta forma, o principal objetivo do presente estudo pode ser dividido em duas partes. O primeiro é dedicado ao conceito de uma ferramenta analítica para estimar a atenuação do ruído do fan provocada pelo liner em termos de propagação interna e radiação em campo distante. Em outras palavras, desenvolver uma ferramenta de predição que possa ser utilizada no projeto do tratamento acústico de naceles na presença de escoamento realístico ainda na fase de projeto conceitual. A segunda parte é comparar o efeito da atenuação do liner no campo distante para diferentes condições de contorno que representam os liners, envolvendo escoamentos médios uniforme e não-uniforme. Neste caso, as condições de contorno de Ingard-Myers e Brambley, bem como a solução de Pridmore-Brown são usadas para estimar os efeitos de atenuação do liner na presença de uma camada limite com espessura finita. Para o som irradiado para fora do duto foram implementadas as formulações de Rayleigh, Kirchhorff e Wiener-Hopf para campo próximo e distante. O estudo foi conduzido considerando parâmetros típicos da geometria de naceles e as condições de operação de motores turbofan modernos. Para os casos de escoamento uniforme, uma solução de referência foi obtida a partir de um código baseado no método de elementos finitos e usada para validar os modelos analíticos, os quais são baseados na técnica de mode-matching e em modelo de radiação. Os resultados dentro do duto, em termos de perda de transmissão e taxa de decaimento modal sugerem que uma espessura de camada limite crescente implica na redução direta da atenuação sonora do liner aplicado ao intake do motor. Além disso, a interação entre os efeitos de refração e a resistência e reatância do liner pode ser de natureza complexa, onde o efeito da camada limite depende fortemente da impedância do liner, e os dois não podem ser separados. Por outro lado, os modos transmitidos podem ser acoplados a um modelo de radiação analítica para computar a solução em todo o domínio. Os resultados sugerem que a espessura da camada limite influência e as descontinuidades do liner modificam também a radiação de ruído para fora da nacele, o que pode resultar em um comportamento complexo (com uma redistribuição da energia acústica em outros modos propagantes). A partir da integração destas abordagens estudadas, é possível obter uma ferramenta de engenharia simples e rápida para investigar diretamente como as variáveis relacionadas à impedância do liner influenciam o ruído do fan nas etapas de propagação e radiação.
Palavras-chave: Ruído de fan; Liner acústico; Motor turbofan; Modelo de radiação; Técnica mode-matching; Escoamento não-uniforme