This paper presents the numerical prediction of sound generated by viscous flow past a circular cylinder. The two dimensional flow field is predicted using FEM based Reynolds-averaged Navier-Stokes solver, and the calculated unsteady fluid field values are utilized by an acoustic code that implements Ffowcs Willianms-Hawkings(FW-H) equation. The integration surface used in acoustic analysis is extended from the cylinder surface to permeable surfaces. The 2D based CFD calculations overpredict the acoustic amplitude, however, if adequate correlation length is used, the predicted acoustic amplitude agrees well with experiment. The predictions using extended integral surface in FW-H equation show results that contain the characteristics of quadrupole - volume integration - noise term, and do not vary seriously with the integral surface location.
In most industry fields concerning external flow noise problems, the hybrid computational aeroacoustic techniques based on the FW-H (Ffowcs Williams and Hawkings) equation are widely used for its numerical efficiency. However, when the surface integral form of FW-H equation is used without volume quadrupole sources, it is known to generate significant non-physical noise in a certain case. Especially, in the case of a flow in which the tip vortex cavitation is formed in the distant downstream direction such as flow driven by an underwater propeller, the accuracy in noise prediction becomes poor unless it is not properly modelled. Therefore, in this study, the nonphysical acoustic waves caused by the surface integral form of FW-H equation is reduced by adding the quadrupole correction term. First, to verify the accuracy of the in-house code of FW-H equation, the noise by an axial fan used in the outdoor unit of air conditioner was calculated and compared with the results of ANSYS Fluent. In order to verify the effects of the quadrupole correction term, the noise prediction for isentropic vortex convection is performed and it is confirmed that the error is reduced by the quadrupole correction term. Finally, the noise prediction is performed for the flow field generated by the Clark-Y hydrofoil in underwater. It is confirmed that the error caused by the cavitation passing through the integral surface can be reduced by the quadrupole correction term.
This paper focuses on the numerical prediction of airflow-induced sound in DVD drives. As a first step, computational fluid dynamics (CFD) is conducted to evaluate flow field characteristics due to the high-speed disk rotation, and to support the acoustic analysis. Acoustic analogy based on Ffowcs Wi1liams-Hawkings (FW-H) equation is adopted to predict aeroacoustic noise patterns. The integral solution for quadrupole volume source is included to identify the turbulence noise generated inside the DVD tray. The strength of sound pressure revel with respect to rotating speed is discussed to meet upfront demand on the high fidelity product development. The present study also focuses on the noise directivity and examines how much the sound noise is sensitive to change in rotating speed. Near-field noise is strongly affected by the flow field characteristic, which is caused by the complex shape of the tray. For a mid-field, the quadrupole noise play as a counterpart of thickness noise or loading noise, so it generates different sound noise Patterns compared with those in the near field.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.33
no.2
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pp.39-45
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2005
The aim of this research is to predict the thickness and loading noise of the round-tip shaped Hartzell propeller currently used in the general aviation aircraft. Before implementing the noise analysis, the pressure distribution on the propeller was obtained by using the free wake panel method and unsteady Bernoulli's equation. The noise signal at observer position can be obtained by using the FW-H equation. The noise prediction results for the propeller indicates that the thickness noise has s symmetric directivity pattern with respect to the tip path plane, while the noise due to loading shows higher noise directivity toward downstream than the upstream direction from the rotor plane. The loading noise is dominant rather than the thickness noise in normal operating condition.
A BEM is highly efficient method in the sense of economic computation. However, boundary integration is not easy for the complex and moving surface e.g. in a rotating blade. Thus, Kirchhoff surface is designed in an effort to overcome the difficulty resulting from complex boundary conditions. A Kirchhoff surface is a fictitious surface which envelopes acoustic sources of main concern. Acoustic sources may be distributed on each Kirchhoff surface element depending on its acoustic characteristics. In this study, an axial fan is assumed to have loading noise as a dominant source. Dipole sources can be computed based on the FW-H equation. Acoustic field is then computed by changing Kirchhoff surface on which near-field is implemented, to analyze the effect of Kirchhoff surface on it.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.05a
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pp.772-777
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2002
A BEM is highly efficient method in the sense of economic computation. However, boundary integration is not easy for the complex and moving surface e.g. in a rotating blade. Thus, Kirchhoff surface is designed in an effort to overcome the difficulty resulting from complex boundary conditions. A Kirchhoff surface is a fictitious surface which envelopes acoustic sources of main concern. Acoustic sources may be distributed on each Kirchhoff surface element depending on its acoustic characteristics. In this study, an axial fan is assumed to have loading noise as a dominant source. Dipole sources can be computed based on the FW-H equation. Acoustic field is then computed by changing Kirchhoff surfaces on which near-field is implemented, to analyze the effect of Kirchhoff surface on it.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.6
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pp.701-713
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2003
The BEM is a highly efficient method in the sense of economical computation. However, boundary integration is not easy for the complex geometry and moving surface, e.g. a rotating blade. Thus, Kirchhoff surface is designed in an effort to overcome the difficulty resulting from complex boundary conditions. A Kirchhoff surface is a fictitious surface which envelopes acoustic sources of main concern. Acoustic sources may be distributed on each Kirchhoff surface element according to their acoustic characteristics. In this study, an axial fan is assumed to have unsteady loading noise as a dominant source. Dipole sources can be modeled to solve the FW-H equation. Acoustic field is then computed by determining Kirchhoff surface on which near-field is implemented, to analyze the effect of Kirchhoff surface on it. The optimal shape and the location of Kirchhoff surface are discussed by comparing with experimental data acquired in an anechoic chamber.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.26
no.6_spc
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pp.705-713
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2016
Underwater noise produced by ships has been becoming an increasing issue. A dominantly contributing noise source is a ship propeller. Therefore, it is important to predict the propeller noise at the propeller design stages. This study applied the acoustic analogy based on Ffowcs Williams equation for the prediction of the marine propeller BPF noise. A marine propeller BPF noise is investigated experimentally as well as numerically. Propeller BPF noise measurement and propeller cavitation observation tests are performed in the KRISO medium size cavitation tunnel. Numerical prediction schemes of marine propeller BPF noise are presented together with the noise measurement method. Propeller BPF noise predictions and experiments are performed under the various propeller operating conditions including non-cavitating and caveating conditions. Numerical and experimental results are compared and analyzed. It is shown that numerical prediction results are generally in good agreement with the measured data.
The purpose of this study is paper is to improve the flow performance and to reduce the aerodynamic noise of air discharge system consisting of a centrifugal fan, ducts and a housing for the clothes dryer. Using computational fluid dynamics and acoustic analogy based on FW-H (Ffowcs-Williams and Hawkings) Eq., air flow field and acoustic fields of the air discharge system are investigated. To optimize aerodynamic performance and aerodynamic noise, the response surface method is employed. The two factors central composite design using the inflow and outflow angles of fan blades is adopted. The devised optimum design shows the reduction of turbulent kinetic energy in the ducts and the housing of the system, and as a result, the improved flow rate and reduce noise is confirmed. Finally, the experment using the proto-type manufactured usign the optimum design shows the increase of flow rate by 4.2 %.
To numerically construct the sound fields by a plenum fan mostly found in Air-Handling Unit (AHU), the Kirchhoff-BEM approach was applied to the near-field data of a turbo fan. The scattering effects were found to be significant by the plenum box structure for high-frequency components of source. The directivity petterns and sound pressure levels were also dependent upon the helmholts number which must be considered of the design stage for sound reduction program.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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