• 한국음향학회지
• /
• 제37권5호
• /
• pp.263-270
• /
• 2018

외부 유동소음 문제를 다루는 대부분의 산업현장에서 FW-H(Ffowcs Williams and Hawkings) 방정식을 이용한 복합전산공력음향 기법이 수치적인 효율성으로 인하여 널리 사용되고 있다. 그러나 사중극자항을 무시한 면적분 형태의 FW-H 방정식을 사용할 때 경우에 따라 무시할 수 없는 비물리적인 소음이 발생한다고 알려져 있다. 특히, 수중 프로펠러와 같이 날개 끝 와류 공동(tip vortex cavitation)이 하류방향으로 길게 형성되는 유동에 대해서는 적절하게 모델링하지 않으면 소음 예측의 정확도가 떨어지게 된다. 따라서 본 연구에서는 사중극자 보정항을 추가하여 적분면에서 FW-H 방정식으로부터 발생하는 비물리적인 음향을 저감시키고자 하였다. 먼저 FW-H 방정식에 기초하여 개발한 내부 예측코드의 정확성을 확인하기 위하여 에어컨 실외기에 사용되는 축류팬을 대상으로 검증을 수행하였으며, ANSYS Fluent의 결과와 비교하여 잘 일치하는 것을 확인하였다. 사중극자 보정항의 효과를 확인하기 위하여 등엔트로피 와류 전파에 대한 소음 해석을 수행하였으며, 사중극자 보정항에 의한 오차의 저감 효과가 발생하는 것을 확인하였다. 마지막으로 Clark-Y 수중익형에서 발생하는 공동 유동장을 대상으로 소음 해석을 수행하였으며, 공동이적분면을 통과할 때 발생하는 오차를 사중극자 보정항을 이용하여 저감할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제15권5호
• /
• pp.48-53
• /
• 2012

This paper presents a systematic procedure for three-dimensional noise analysis of an axial-flow fan by using computational aero-acoustics based on Ffowcs Williams-Hawkings equation. Flow-fields of a basic fan model are simulated by solving three-dimensional, unsteady, Reynolds-averaged Navier-Stokes equations using the commercial code ANSYS CFX 11.0. Starting with steady flow results, unsteady flow analysis is performed to extract the fluctuating pressures in the time domain at specified local points on the blade surface of the axial flow fan. The perturbed density wave by rotating blades reaches at the observer position, which is simulated by an in-house noise prediction software based on Ffowcs Williams-Hawkings equation. The detailed far-field noise signatures from the axial-flow fan are analyzed in terms of source types, field characteristics, and interpolation schemes.

• 정보저장시스템학회:학술대회논문집
• /
• 정보저장시스템학회 2005년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.71-74
• /
• 2005

The present study describes the prediction of the flow induced noise level of a high-speed rotating hexagonal disk and proposes the way how to reduce it. Since a hexagonal disk, which is used in the laser printer and named a Polygon mirror, has six sharp corners, there are low and high pressure regions on each of six edges when it rotates. Therefore, the pressure difference generates three dimension flow field and causes aerodynamic noise. The Ffowcs-Williams and Hawkings (FWH) method is employed for the analysis. We have measured the sound pressure levels and compared them with the computational results. The calculated sound pressure levels agree well with the experimental results. We modified the shape of the edges of a hexagonal disk to reduce the noise level and confirm their effects through numerical computation.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집
• /
• pp.168-171
• /
• 2005

The present study describes the prediction of the flow induced noise level of a high-speed rotating hexagonal disk and proposes the way how to reduce it. Since a hexagonal disk, which is used in the laser printer and named a polygon mirror, has six sharp comers, there are low and high pressure regions on each of six edges when it rotates. Therefore, the Pressure difference generates three dimension flow field and causes aerodynamic noise. The Ffowcs-Williams and Hawkings(FWH) method is employed for the analysis. We have measured the sound pressure levels and compared them with the computational results. The calculated sound pressure levels agree well with the experimental results. We modified the shape of the edges of a hexagonal disk to reduce the noise level and confirm their effects through numerical computation.

• Ocean Systems Engineering
• /
• 제13권2호
• /
• pp.147-172
• /
• 2023

This study investigates the influence of loading and inflow conditions on tidal turbine performance from a hydrodynamic and hydroacoustic point of view. A boundary element method is utilized for the former to investigate turbine performance at various loading conditions under zero/non-zero yaw inflow. The boundary element method is selected as it has been selected, tested, and validated to be computationally efficient and accurate for marine hydrodynamic problems. Once the hydrodynamic solutions are obtained, such as the time-dependent surface pressures and periodic motion of the turbine blade, they are taken as the known noise sources for the subsequence hydroacoustic analysis based on the Ffowcs Williams-Hawkings formulation given in a form proposed by Farassat. This formulation is coupled with the boundary element method to fully consider the three-dimensional shape of the turbine and the speed of sound in the acoustic analysis. For validations, a model turbine is taken from a reference paper, and the comparison between numerical predictions and experimental data reveals satisfactory agreement in hydrodynamic performance. Importantly, this study shows that the noise patterns and sound pressure levels at both the near- and far-field are affected by different loading conditions and sensitive to the inclination imposed in the incoming flow.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.904-910
• /
• 2014

The Helicopter noise analysis code was developed using Farassat's Formular 1A based on Ffowcs-Williams and Hawkings equation and Lowson's Formula which contains single loading noise source concept. HART-II(Higher harmonic control Aeroacoustic Rotor Test), STAR(Smart-Twisting Active Rotor) and Active-tab Rotor were computed and analyzed by using developed noise code. The results of these rotor noise prediction are explained and its applicability would be mentioned in this paper.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2000년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.529-536
• /
• 2000

This paper describes the analysis of aerodynamics and the prediction of airflow induced noise around simplified pantograph. First, computational fluid dynamics (CFD) is conducted far several model to evaluate linear/nonlinear flow field characteristics due to high speed flow and the CFD results support the computational aeroacoustics. The accurate prediction of the aeroacoustic analysis is necessary for designers to control and reduce the airflow induced noise. We adopt the acoustic analogy based on Ffowcs Williams- Hawkings (FW-H) equation and predict aeroacoustic noise.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제20권4호
• /
• pp.92-102
• /
• 2012

The process of the wind noise analysis around an OSRVM is developed and is verified by simulating unsteady flow field past a generic OSRVM mounted on the flat plate at the Reynolds number of $Re_D=5.2{\times}10^5$ based on the mirror diameter. The transient flow field past a generic OSRVM is simulated with various turbulence models, namely DES-SA, LES Constant SGS, and LES Dynamic SGS. The sound radiation is predicted using the Ffowcs- Williams and Hawkings analogy. For the present simulation, the 6.35million cells are generated. Time averaged pressure coefficients at 34 locations on the surface of the generic OSRVM are compared with the available experimental data. Also, 12 Sound Pressure Levels located on the surrounding mirror are compared with the available experimental data. Both of them show good agreements with experimental data.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제43권6호
• /
• pp.516-525
• /
• 2015

본 연구에서는 정지 비행과 저속 하강 비행하는 회전익기 로터에 대한 소음을 예측하고 실험값과 비교하여 검증하였다. Ffowcs Williams-Hawkings 방정식을 이용한 소음압 예측 프로그램을 개발하였다. 해석 결과의 검증을 위해서 2가지 풍동 시험 결과를 이용하였다. Boeing 360 모델 로터를 이용하여 정지 비행 조건에서의 저차 주파수 대역의 소음압을 검증하였고, HART II 로터를 이용하여 저속 하강 비행 조건의 중간 주파수 대역의 BVI 소음을 검증하였다. 하중 소음을 예측하기 위해서 정지비행 조건에서는 자유후류기법을 통한 공력계수를 이용하였고, 저속 하강 비행 조건에서는 CFD/CSD 연계해석 결과를 이용하였다. 소음해석 결과 저차 주파수 대역의 소음압과 중간 주파수 대역의 BVI 소음압을 비교적 잘 예측하는 것을 확인하였다. BVI 소음압은 FFT 해석을 통하여 소음 방사 지도를 그려 실험결과와 비교하였다. 비교 결과 시험결과와 비교적 유사하게 예측하는 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.83-91
• /
• 2018

팁젯 로터의 소음원은 로터 블레이드 소음과 제트 소음으로 분리할 수 있다. 로터 블레이드 소음은 두께 소음, 하중 소음, 비선형 사중극 소음으로 구성되고 제트 소음은 노즐 모멘텀 소음과 제트 방사 소음으로 나뉜다. 로터 블레이드 소음을 해석하기 위해 유동 해석 정보를 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 해석으로 얻은 뒤 투과면, 비투과면 FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings) 음향 상사법을 동시에 적용하여 각 소음원을 구분하였다. 그리고 제트 소음은 노즐 출구 조건을 활용하여 투과면 FW-H 음향 상사법으로 노즐 모멘텀 소음을 구하고 기존 고정익 제트에 대한 경험식을 활용하여 제트 방사 소음을 얻었다. 검증 기체의 소음 측정값을 기준으로 해석 기법의 신뢰성을 검증하였고 스펙트럼 분석을 통해 팁젯 로터의 독특한 소음 특성을 확인하였다.