Nghiên cứu mô phỏng số tiếng ồn khí động cánh máy bay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu mô số tiếng ồn khí động cánh máy bay PHẠM NGỌC KHÁNH khanh.pn202358m@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Cơ khí động lực Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Hoàng Thị Kim Dung Viện: Cơ khí động lực HÀ NỘI, 07/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu mô số tiếng ồn khí động cánh máy bay PHẠM NGỌC KHÁNH khanh.pn202358m@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Cơ khí động lực Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Hoàng Thị Kim Dung Viện: Cơ khí động lực Chữ ký GVHD HÀ NỘI, 07/2022 ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Phạm Ngọc Khánh Đề tài luận văn: Nghiên cứu mơ số tiếng ồn khí động cánh máy bay Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số HV: 20202358M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 01/07/2022 với nội dung sau: - - Sửa lỗi tả, phơng chữ Bổ sung danh mục viết tắt, danh mục ký hiệu Bổ sung trích dẫn tài liệu tham khảo (bao gồm số liệu thống kê có nguồn nước ngồi chương trích dẫn số nghiên cứu âm khí động nước) Bổ sung nhận biết đồ thị nét biểu tượng Sửa chữa lỗi chế Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG iii ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Họ tên học viên : Phạm Ngọc Khánh SHHV: 20202358M Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí động lực Lớp: 20BKTHK Người hướng dẫn: PGS.TS Hoàng Thị Kim Dung Đơn vị: Bộ môn Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tên đề tài (tiếng Việt): Nghiên cứu mô số tiếng ồn khí động cánh máy bay Tên đề tài (tiếng Anh): Simulation Research on Aerodynamic Noise of Aircraft Wing Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài: Đề tài đưa hiểu biết nguồn gốc hình thành tiếng ồn có nguồn gốc khí động sinh cánh máy bay bao gồm cánh mở rộng q trình máy bay hạ cánh Bên cạnh đó, đề tài đề xuất mơ hình mơ số để mô tượng vật lý xảy cánh máy bay Kết đề tài làm tiền đề cho việc cải tiến thiết kế cánh máy bay nhằm giảm bớt tiếng ồn sinh Mục đích đề tài (các kết cần đạt được): Nghiên cứu nguồn gốc hình thành tiếng ồn có nguồn gốc khí động cấu cánh máy bay trình máy bay hạ cánh Xây dựng mơ hình mơ số để mơ tượng đo đạc tiếng ồn gây Phân tích yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng mơ hình kết mơ Kết mơ số so sánh với số liệu tham chiếu để đánh giá độ tin cậy mơ hình mơ số Nội dung đề tài, vấn đề cần giải quyết: Nội dung nghiên cứu luận văn bao gồm phần sau: • Chương 1: Tổng quan tiếng ồn máy bay - Tìm hiểu lý thuyết tiếng ồn nguồn tiếng ồn máy bay - Tác hại tiếng ồn • Chương 2: Lý thuyết tiếng ồn khí động mơ khí động - Sự hình thành tiếng ồn có nguồn gốc khí động - Các đặc trưng tiếng ồn khí động - Hiện tượng tiếng ồn khí động cấu cánh High-lift - Phương pháp mơ số tiếng ồn khí động • Chương 3: Tính tốn mơ khí động - Xây dựng mơ hình mơ số cho đối tượng nghiên cứu - Phân tích, kiểm chứng kết • Kết luận: - Đưa đánh giá kết đạt nghiên cứu iv - Đề xuất định hướng phát triển giai đoạn 10 Dự kiến kế hoạch thực : Luận văn dự kiến hoàn thiện thời gian tháng nghiên cứu với giai đoạn cụ thể sau: - Giai đoạn (1 tháng): Nghiên cứu lý thuyết âm khí động phương pháp mô số áp dụng cho tốn mơ âm khí động - Giai đoạn (3 tháng): Xây dựng mơ hình mơ số đánh giá kết tính tốn mơ - Giai đoạn (2 tháng): Hoàn thiện luận văn Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên PGS.TS Hoàng Thị Kim Dung v Lời cảm ơn Lời em xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Phòng Đào tạo, Khoa Cơ khí Động lực, Nhóm chun mơn Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ tạo điều kiện cho em học tập nghiên cứu Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Hồng Thị Kim Dung, người tận tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận án Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô Bộ môn Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ bảo cho em ý kiến bổ ích, tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập nghiên cứu Trong suốt trình học tập nghiên cứu trường, em nhận hướng dẫn giúp đỡ tận tình tập thể thầy, cô giáo Em xin ghi nhận biết ơn đóng góp q báu thầy, Cuối cùng, xin cảm ơn đến gia đình, người thân bạn bè chia sẻ, động viên giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu vi Tóm tắt nội dung luận văn Trong thành phần gây tiếng ồn máy bay tiếng ồn cấu cánh gây đóng góp phần đáng kể Tiếng ồn lớn đáng kể trình máy bay hạ cánh Nguồn gốc sinh tiếng ồn khí động cánh máy bay kết hợp nhiều tượng phức tạp Do đó, việc nghiên cứu mơ số tiếng ồn khí động cánh máy bay có ý nghĩa thực tiễn giúp hiểu rõ nguồn gốc sinh tiếng ồn khí động cánh máy bay, dự đoán đại lượng âm học tiếng ồn, làm tiền đề cho nghiên cứu âm khí động đối tượng cấu cánh máy bay Đề tài luận văn nghiên cứu hình thành tiếng ồn có nguồn gốc khí động cấu cánh tăng lực nâng, hay cấu cánh high-lift 2D gồm ba thành phần cánh chính, cánh tà trước cánh tà sau Nghiên cứu áp dụng phương pháp tính tốn mơ số vào việc giải tốn âm khí động, giải vấn đề bao gồm: xây dựng mơ hình lưới thiết lập mô cho đối tượng nghiên cứu; xử lý, phân tích kết so sánh với tài liệu tham khảo để đánh giá độ tin cậy mơ hình mơ Cơng cụ sử dụng phần mềm mô Ansys Fluent với giải chất lưu giải tốn khí động mơ hình tương tự âm học để giải toán lan truyền âm HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên Phạm Ngọc Khánh vii MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT` DANH MỤC KÝ HIỆU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Tầm quan trọng việc nghiên cứu âm học 1.1.1 Các tác động tiếng ồn tới sức khỏe 1.1.2 Các tác động đến hoạt động người 1.1.3 Sự khó chịu tiếng ồn 1.1.4 Các nguồn tiếng ồn kỹ thuật 1.1.5 Các động thái phủ xã hội tiếng ồn 10 1.1.6 Các động thái ngành công nghiệp 10 1.2 Giới thiệu tính tốn mơ âm khí động 11 1.2.1 Định nghĩa tính tốn mơ âm khí động 12 1.2.2 Lịch sử phát triển 12 1.2.3 Âm khí động 13 1.2.4 Phương pháp tiếp cận 14 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN MƠ PHỎNG ÂM HỌC 18 2.1 Âm 18 2.1.1 Âm 18 2.1.2 Các đặc tính sóng âm 20 2.1.3 Cường độ công suất âm 22 2.1.4 Đo lường âm 24 2.1.5 Phản xả, tán xạ nhiễu xạ sóng âm 25 2.2 Mơ hình âm học 27 2.2.1 Phương trình Lighthill cho lan truyền sóng âm 30 2.2.2 Phương pháp tương tự âm học 31 CHƯƠNG BÀI TỐN MƠ PHỎNG 34 3.1 Đặt vấn đề 34 3.2 Mơ hình tốn 35 3.3 Mô hình lưới 36 i 3.4 Mơ hình giải 39 3.4.1 Mơ hình rối 39 3.4.2 Mơ hình tính tốn tiếng ồn 40 3.5 Kết tính tốn mơ 41 3.5.1 Bài tốn khí động 42 3.5.2 Bài toán âm học 46 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 ii DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ viết tắt Thuật ngữ Diễn giải EC European Commission : Ủy ban Châu Âu EU European Union : Liên minh Châu Âu CFD Computational fluid dynamics : Tính tốn mơ Động lực học Chất lưu CAA Computational Aeroacoustics SNGR Stochastic Noise Generation : Phương pháp bán thực nghiệm and Radiation tạo tiếng ồn ngẫu nhiên DNS Direct Numerical Simulation RANS Reynolds-averaged Navier – : Phương pháp mơ số trung Stokes bình reynolds LES Large eddy simulation : Mơ xốy lớn FW–H Ffowcs Williams – Hawkings : Mơ hình tương tự âm học Ffowcs Williams – Hawkings FFT Fast Fourier Transform : Biến đổi Fourier nhanh SPL Sound Pressure Level : Mức áp suất âm PSD Power Spectral Density : Phổ công suất RKE k-ε realizable : Mơ hình rối k-ε realizable SA Spalart Allmaras : Mơ hình rối Spalart Allmaras TKE Turbulence kinetic energy : Động rối PIV Particle Image Velocimetry : Kỹ thuật đo quang học theo dõi hình ảnh hạt chuyển động CFL Courant number : Số Courant : Phương pháp tính tốn mơ âm khí động : Phương pháp mơ số trực tiếp Hình 3.13: So sánh phân bố động rối trích xuất từ kết mô thực nghiệm Phân bố động rối trích xuất từ kết mơ thể Hình 3.13 So sánh kết mô kết đo đạc thiết bị PIV (Particle Image Velocimetry) công bố tài liệu [30], ta thấy tương đồng hai kết Các mức động rối cao xảy vùng gần vị trí dịng xốy rối bứt từ mép cánh tà trước đập lại vào bề mặt phía nó, sau đó, xốy gia tốc bứt phía sau mép cánh tà trước bị dồn ngược trở lại mép cánh tà trước Xét toàn miền, vùng xa, mức động rối Mức động rối đạt đỉnh hai vùng vùng dịng xốy rối bứt từ mép cánh tà trước đập lại vào bề mặt phía vùng dịng chảy xốy khỏi cánh tà sau tương tác với dịng từ khe hẹp cánh tà sau cánh Ngồi ra, cịn có vùng hẹp phía cánh có mức động rối lớn dịng chảy tầng lớp biên chuyển tiếp thành dòng chảy rối Các vùng có mức động rối đạt đỉnh coi nguồn gây tiếng ồn Hình 3.14: Phân bố động rối vùng xung quanh cánh 45 3.5.2 Bài toán âm học Trước khảo sát kết âm học, giải cho dòng chảy không dừng phải thực thi 0,02 giây Khoảng thời gian đủ để đặc tính khơng dừng dịng chảy thiết lập bỏ qua sai số kích phát ban đầu giải chuyển từ mơ hình dịng chảy dừng sang mơ hình dịng chảy khơng dừng Quan sát hệ số lực nâng hệ số lực cản thay đổi theo thời gian thể Hình 3.15 thấy hệ số lực có dạng dao động quanh giá trị trung bình khơng có bất thường phản ánh đặc tính khơng dừng dòng chảy xung quanh cánh thiết lập Ngồi ra, để đảm bảo độ tin cậy mơ hình tính tốn mơ dịng chảy khơng dừng, tham số quan trọng cần phải kiểm tra số Courant Number (CFL) Theo khuyến cáo Ansys mơ âm học, số CFL mơ hình mô cần phải nhỏ [31] Dải giá trị số CFL tồn miền tính tốn thể Hình 3.16 cho thấy hầu hết lưới có giá trị CFL nhỏ Hình 3.15: Hệ số lực nâng lực cản thay đổi theo thời gian 46 Hình 3.16: Dải giá trị số Courant miền tính tốn Sau thực thi giải qua 0,02 giây đầu tiên, tiếp tục thực thi giải thêm 0,1s thu nhận kết âm học Sự lan truyền âm quan sát thơng qua biến đổi mật độ khí mơi trường thể Hình 3.17 Ở khu vực xung quanh mặt mặt cánh bị ảnh hưởng chênh lệnh áp suất lớn trường dòng thiết lập xung quanh biên dạng cánh nên quan sát không rõ rệt Ở vùng xung quanh bị ảnh hưởng quan sát rõ ràng vành hình trịn liên tiếp biểu thị cho biến thiên liên tục mật độ khí mơi trường lan truyền âm Các liệu âm học khảo sát vùng gần nguồn vùng xa nguồn Vùng gần nguồn khảo sát điểm P4 theo tài liệu [29] Đây điểm thuộc mặt cong phía cánh tà trước, gần vị trí mép phía cánh tà trước điểm mà dịng xốy rối bứt từ mép cánh tà trước đập vào Vị trí điểm P4 mơ tả Hình 3.18a Vùng xa nguồn khảo sát điểm nằm phía bên cấu cánh, cách gốc tọa độ khoảng cách 10 lần chiều dài dây cung nằm góc phương vị 2700 theo chiều thuận mơ tả Hình 3.18b Tọa độ xác hai điểm trình bày Bảng 3.6 Hình 3.17: Quan sát lan truyền âm qua biến đổi mật độ khí 47 (a) (b) Hình 3.18: Điểm khảo sát vùng gần (a) vùng xa (b) Bảng 3.6: Tọa độ điểm khảo sát âm học Tọa độ X (m) Tọa độ Y (m) P4 0,002653 -0,0323 𝜃2700 -4,57 Kết nhiễu động áp suất âm ghi nhận điểm P4 điểm 𝜃2700 so sánh Hình 3.19 Các tín hiệu nhiễu động vùng gần nguồn ghi nhận khoảng thời gian 0,1s, từ giây thứ 0,02 đến giây thứ 0,12 Sở dĩ áp suất âm vùng gần không đo từ thời điểm giây (0 giây) mơ hình dịng khơng dừng bỏ qua 0,02 giây đầu để tượng nghiên cứu ổn định Ở vùng xa, tín hiệu ghi nhận khoảng 0,1s, từ giây thứ 0,033569 đến giây thứ 0,13318218 Độ chênh lệch thời gian ghi nhận tín hiệu hai điểm xảy tín hiệu ghi nhận khoảng thời gian để lan truyền từ nguồn tới máy thu Khoảng thời gian khoảng 0,01357s, với giá trị ta tính gần vận tốc lan truyền tín hiệu khoảng cách hai điểm 𝑉 = 𝑆/𝑡 = 4,57/0,01357 ≈ 336,77 𝑚/𝑠, tức xấp xỉ vận tốc âm Kết kết gần thời gian lan truyền tín hiệu từ nguồn đến máy thu phụ thuộc vào vị trí xác máy thu so với nguồn phát vận tốc dòng chảy chất lưu Tuy nhiên, kết phần phản ánh tính xác mơ hình lan truyền âm Ta thấy Hình 3.19, áp suất âm điểm P4 dao động khoảng từ -500 pascal đến 1000 pascal, áp suất âm điểm 𝜃2700 dao động khoảng -5 đến pascal Điều cho thấy tín hiệu áp suất điểm P4 nằm bề mặt cánh có lượng lớn điểm 𝜃2700 vùng xa xa nguồn tín hiệu bị suy hao Đây đặc trưng âm lan truyền môi trường Hơn nữa, vùng gần cánh phải chịu chênh lệch áp suất lớn trường dòng thiết lập xung quanh biên dạng cánh Đặc biệt vùng xung quanh điểm P4 phải chịu va đập xoáy bứt từ mép cánh tà trước làm cho tín hiệu áp suất thu dao động lớn thành phần dao động có chu kỳ rõ ràng Phân bố áp suất vùng cánh tà trước mô tả Hình 3.20 48 Hình 3.19: Tín hiệu áp suất ghi nhận vùng gần (trên) vùng xa (dưới) Hình 3.20: Phân bố áp suất vùng cánh tà trước 49 Mức áp suất âm tiếng ồn ghi nhận hai điểm khảo sát thể Hình 3.21 Mức cường độ âm tiếng ồn trích xuất khoảng tần số từ 20Hz đến 20kHz ngưỡng nghe tai người Có thể thấy, toàn dải tần số, mức áp suất âm vùng gần lớn vùng xa Điều đề cập âm lan truyền môi trường bị suy hao Mức cường độ âm lớn đo điểm P4 vào khoảng 100dB đến 120dB dải tần số 20Hz đến 2000Hz Mức cường độ âm lớn đo điểm 𝜃2700 vào khoảng 30dB đến 45dB dải tần số 1000Hz đến 6000Hz Tiếng ồn ghi nhận điểm P4 có mức cường độ lớn dải tần hẹp gần nguồn tiếng ồn sinh dịng xốy bứt từ mép cánh tà trước, nguồn âm thuộc dạng có âm điệu tần số thấp, thường rơi vào khoảng tần số dòng xoáy bứt Điểm 𝜃2700 xa nguồn tín hiệu thu pha tạp nhiều tín hiệu khác nên có dải tần rộng Kết khảo sát mức cường độ âm cho thấy tổng mức áp suất âm điểm P4 toàn dải tần lên tới 135 dB điểm 𝜃2700 dù cách xa nguồn tiếng ồn mức độ tiếng ồn lớn, tổng mức áp suất tâm toàn dải tần lên tới 68dB Đây mức tiếng ồn ảnh hưởng xấu tới thính giác người phải chịu đựng thời gian dài Hình 3.21: Mức cường độ âm hai điểm khảo sát Mật độ phổ công suất tiếng ồn so sánh với liệu công bố tài liệu [29] dải tần số 6kHz Hình 3.22 trình bày so sánh mật độ phổ công suất đo điểm P4 với liệu tham khảo Kết tính tốn mơ liệu tham khảo cho mức mật độ phổ công suất rơi vào khoảng 110 dB/Hz dải tần từ 0,1 kHz đến kHz Ở dải tần lớn kHz, kết mật độ phổ công suất có sai khác Trong dải tần số từ kHz đến kHz, giá trị PSD thu từ mơ hình tính tốn mơ suy giảm nhanh từ mức 110 dB/Hz xuống 50 80 dB/Hz liệu tham khảo giảm từ 110 dB/Hz xuống khoảng 94 dB/Hz So sánh mật độ phổ công suất tín hiệu âm đo điểm 𝜃2700 trình bày Hình 3.23 cho thấy khác biệt so với liệu tham khảo Giá trị mật độ phổ cơng suất thu từ mơ hình mô khoảng từ 25 dB/Hz đến 40 dB/Hz trải dải tần khảo sát đồ thị giá trị mật độ phổ công suất liệu tham khảo có dạng đáy đỉnh tương đối rõ rệt Các điểm không giống kết từ mơ hình mơ so với tài liệu tham khảo giải thích khác biệt mơ hình 2D sử dụng đề tài nghiên cứu mơ hình 3D sử dụng tài liệu tham khảo Với mơ hình mơ 3D hay mơ hình cánh thực tế, dịng xốy rối khơng hình thành theo chiều dịng chảy mà cịn theo chiều ngang (phương sải cánh) Đây nguyên nhân gây khác biệt kết hai mơ hình Ngồi ra, khác tần số lấy mẫu kỹ thuật xử lý tín hiệu dẫn tới khác kết so sánh Tuy nhiên, mơ hình đề tài nghiên cứu phần thể khả dự đoán kết âm học có nét tương đồng so với liệu tham khảo giá trị dạng đồ thị Hình 3.22: So sánh kết mật độ phổ cơng suất tính tốn mơ điểm P4 (trên) với kết tài liệu [29] (dưới) 51 Hình 3.23: So sánh kết mật độ phổ cơng suất tính tốn mơ điểm 𝜃2700 (trên) với kết tài liệu [29] (dưới) Để kiểm tra khả dự đoán hướng lan truyền âm thanh, mức áp suất âm điểm xung quanh cánh cách gốc tọa độ khoảng cách 10 lần chiều dài dây cung cánh tính tốn trình bày Hình 3.24 Để so sánh với liệu tài liệu tham khảo [29], giá trị mức áp suất âm tính tốn dải tần số giới hạn từ kHz đến kHz Số điểm khảo sát 360 điểm nằm theo góc phương vị từ 00 đến 3600 Kết so sánh cho thấy phần lớn điểm khảo sát đề cho giá trị tương đối sát với giá trị tham khảo, chênh lệch khoảng dB đến dB Ngoại trừ vị trí khoảng từ 2100 đến 2400 cho thấy chênh lệch tương đối lớn khoảng dB đến 10 dB Đồ thị hướng lan truyền âm cho thấy tiếng ồn có xu hướng lan truyền mạnh hướng phương vị từ 1200 đến 1800 hướng phía trước cánh hướng phương vị từ 2400 đến 3300 hướng phía cánh Hướng có mức áp suất âm nhỏ hướng phía sau cánh Kết cho thấy mơ hình mơ có khả dự đốn hướng lan truyền âm tương đối tốt 52 Hình 3.24: Mức áp suất âm vùng xa tính dải tần số giới hạn từ 1kHz đến 6kHz Thơng qua phân tích kết so sánh với liệu tham khảo, mơ hình 2D đề tài nghiên cứu phần thể khả tính tốn mơ kết khí động lực học âm học cách tương đối xác Một số kết nghiên cứu đề tài luận văn công bố tài liệu [19] Mơ hình nghiên cứu phát triển lên dạng 3D để tính tốn kiểm chứng thêm 53 KẾT LUẬN Đề tài nghiên cứu thực xây dựng mơ hình tính tốn mơ hình thành tiếng ồn cho cấu cánh high-lift dựa sở phương pháp mô âm khí động thu kết Về khía cạnh khí động, mơ hình mơ cho kết tương tự với kết thực nghiệm mô cơng bố Về khía cạnh âm học, mơ hình có khả dự đốn đại lượng âm học, cung cấp thơng tin hình thành phát triển tiếng ồn dịng khí qua cấu cánh high-lift So sánh kết âm học với liệu cung cấp tài liệu tham khảo cho thấy sai lệch định Các nguyên nhân dẫn đến sai lệch khác chất mơ hình 2D mơ hình 3D, khác kỹ thuật ghi nhận xử lý tín hiệu Hướng phát triển đề tài phát triển mô hình mơ âm khí động với đối tượng cấu cánh 3D Từ kết tính tốn mơ đáng tin cậy, ta sử dụng để phân tích cải thiện thiết kế cho cấu cánh để giảm thiểu tiếng ồn sinh nghiên cứu mẫu biên dạng cánh sinh tiếng ồn Nghiên cứu giảm thiểu nguyên nhân gây tiếng ồn máy bay có ý nghĩa môi trường sống người Trong trình thực đề tài nghiên cứu, em cố gắng tránh khỏi thiếu sót, em hy vọng tiếp tục nhận giúp đỡ từ thầy cô bạn bè để tiếp tục nghiên cứu sâu lĩnh vực Cuối em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Hoàng Thị Kim Dung người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đề tài nghiên cứu Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy nhóm chun mơn bạn bè giúp đỡ em suốt thời gian qua 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hardin, J and Hussaini, M., 1993 Computational Aeroacoustics New York, NY: Springer New York [2] "Noise: A Hazard for the Fetus and Newborn", Pediatrics, vol 100, no 4, pp 724-727, 1997 Available: 10.1542/peds.100.4.724 [3] G Evans and L Maxwell, "Chronic Noise Exposure and Reading Deficits", Environment and Behavior, vol 29, no 5, pp 638-656, 1997 Available: 10.1177/0013916597295003 [4] Hygge S., "A comparison between the impact of noise from aircraft, road traffic and trains on long-term recall and recognition of a text in children aged 12-14 years," Schriftenr Ver Wasser Boden Lufthyg, 1993;88:416-27 [5] B Berglund, A Preis and K Rankin, "Relationship between loudness and annoyance for ten community sounds", Environment International, vol 16, no 4-6, pp 523-531, 1990 Available: 10.1016/0160-4120(90)90021-w [6] S HEIN, T HOHAGE and W KOCH, "On resonances in open systems", Journal of Fluid Mechanics, vol 506, pp 255-284, 2004 Available: 10.1017/s0022112004008584 [7] Bodony, D J & Lele, S K (2002) “Large Eddy Simulation of Turbulent Jets and Progress Towards a Subgrid Scale Noise Model,” Proceedings of International Workshop on “LES for Acoustics,” DGLR Report-2002-03, October 8, 2002, Gottingen, Germany [8] P Butterwoth-Hayes, "Europe reaches for aerospace dominance," Aerospace America, 42(8):36–40, August 2004 [9] "European aeronautics : a vision for 2020", European Commission, Directorate-General for Research and Innovation, Publications Office [10] G Müller, "Taschenbuch der technischen Akustik," Berlin, Springer, 2004 [11] Wagner, C and Hăuttl, T, "LES for acoustics, Proceedings of the International Workshop on LES for Acoustics," 7–8 October, German Aerospace Center, DLR, Gă ottingen, Germany, DGLR - Report 2002-03 [12] Nguyễn Hồng Sơn, "Nghiên cứu tiếng ồn khí động máy bay trực thăng," Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2019 [13] Hoàng Đăng Tiến, "Nghiên cứu hình thành tiếng ồn có nguồn gốc khí động phương tiện giao thơng," Đồ án tốt nghiệp, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2014 [14] Cao Tuấn Anh, Nguyễn Bá Vương, "Nghiên cứu tính tốn âm học khí động dịng chảy nén được," Đồ án tốt nghiệp, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2016 55 [15] M.J Lighthill, On sound generated aerodynamically I general theory Proc Roy Soc Lond A: Math Phys Eng Sci 211, 564–587 (1952) [16] J.E Ffowcs Williams, D.L.Hawkings, Sound generated by turbulence and surfaces in arbitrary motion Philos Trans The R Soc Lond Ser A, 264, 321-342 (1969) [17] Goldstein, M.E, "Aeroacoustics," McGraw-Hill Book Company, New York, 1976 [18] N Curle, The influence of solid boundaries upon aerodynamic sound Proc R Soc Lond A, 231, 505–514 (1955) [19] A Powell, Theory of vortex sound J Acoust Soc Am 36, 177–195 (1964) [20] J.S Cox, K.S Brentner, C.L Rumsey, Computation of vortex shedding and radiated sound for a circular cylinder: subcritical to transonic Reynolds numbers Theor Comput Fluid Dyn 12, 233–253 (1998) [21] O Inoue, N Hatakeyama, Sound generation by a two-dimensional circular cylinder in a uniform flow J Fluid Mech 471, 285–314 (2002) [22] C.K.W Tam, J.C Hardin, in Proceedings of Second Computational Aeroacoustics (CAA) Workshop on Benchmark Problems NASA CP-3352 (1997) [23] M Wang, S.K Lele, P Moin, Computation of quadrupole noise using acoustic analogy AIAA J 34, 2247–2254 (1996) [24] S.R.L Samion, M.S.M Ali, A Abu, C.J Doolan, R.Z.-Y Porteous, Aerodynamic sound from a square cylinder with a downstream wedge Aerosp Sci Technol 53, 85–94 (2016) [25] Y.S.K Liow, B.T Tan, M.C Thompson, K Hourigan, Sound generated in laminar flow past a two-dimensional rectangular cylinder J Sound Vib 295, 407–427 (2006) [26] M Pott-Pollenske, J Alvarez-Gonzalez, and W Dobrzynski, “Effect of Slat Gap on Farfield Radiated Noise and Correlation with Local Flow Characteristics,” AIAA Paper 2003-3228, 2003 [27] Manuel D Salas, “Some observations on grid convergence,” Computers & Fluids 35 (2006) 688-692 [28] M Murayama et al., "Experimental Study of Slat Noise from 30P30N ThreeElement High-Lift Airfoil in JAXA Kevlar-Wall Low-Speed Wind Tunnel", 2018 AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 2018 [29] J Housman, G Stich, J Kocheemoolayil and C Kiris, "Predictions of Slat Noise from the 30P30N at High Angles of Attack using Zonal Hybrid RANSLES", 25th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 2019 Available: 10.2514/6.2019-2438 [Accessed 21 March 2021] 56 [30] Choudhari, M and Khorrami, M R., “Effect of Three-Dimensional ShearLayer Structures on Slat Cove Unsteadiness,” AIAA J., Vol 45, No 9, 2007, pp 2174–2186 [31] ANSYS Help Documentation [32] Pascioni, K A., and Cattafesta, L N., “Aeroacoustic Measurements of Leading-Edge Slat Noise,” 22nd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, AIAA Paper 2016-2960, May–June 2016 57 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: Nghiên cứu mơ số tiếng ồn khí động cánh máy bay Tác giả luận văn: Phạm Ngọc Khánh Khóa: 2020B Người hướng dẫn: PGS TS Hồng Thị Kim Dung Từ khóa (Keyword): Aerodynamic Acoustic, Noise, High-lift Nội dung tóm tắt: a) Lý chọn đề tài Vận tải hàng không phát triển, ngày có nhiều hành khách lựa chọn máy bay phương tiện di chuyển Vì vậy, hãng sản xuất máy bay ln tìm cách nâng cao chất lượng máy bay để giúp hành khách có trải nghiệm thoải mái di chuyển để nâng cao khả cạnh tranh Hạn chế tiếng ồn máy bay vấn đề quan trọng cần phải giải Ngoài ra, hạn chế tiếng ồn máy bay giúp giảm bớt ảnh hưởng ô nhiễm tiếng ồn tới sức khỏe tâm lý người khu vực sân bay cư dân sống quanh sân bay Trong thành phần gây tiếng ồn máy bay tiếng ồn cấu cánh gây đóng góp phần đáng kể Tiếng ồn lớn đáng kể trình máy bay hạ cánh Nguồn gốc sinh tiếng ồn khí động cánh máy bay kết hợp nhiều tượng phức tạp Do đó, việc nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu mơ số tiếng ồn khí động cánh máy bay” có ý nghĩa thực tiễn giúp hiểu rõ nguồn gốc sinh tiếng ồn khí động cánh máy bay, dự đoán đại lượng âm học tiếng ồn, làm tiền đề cho nghiên cứu âm khí động đối tượng cấu cánh máy bay b) Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Mục tiêu đề tài xây dựng mơ hình tính tốn mơ số tiếng ồn khí động cho đối tượng cấu cánh tăng lực nâng gồm ba thành phần cánh chính, cánh tà trước cánh tà sau Phạm vi nghiên cứu đề tài bao gồm tìm hiểu tổng quan phương pháp tính tốn mơ âm khí động, tìm hiểu sở lý thuyết âm học phương pháp số, xây dựng mơ hình tính tốn mơ phỏng, so sánh kết tính tốn mơ mơ hình đề tài với tài liệu tham khảo để kiểm chứng độ tin cậy mơ hình tính tốn mơ c) Tóm tắt đọng nội dung đóng góp tác giả Các nội dung đề tài bao gồm: - Giới thiệu chung âm khí động, lịch sử phát triển phương pháp tiếp cận Trình bày sở lý thuyết âm học phương pháp số - - Xây dựng mơ hình tính tốn mơ tiếng ồn cho cấu cánh máy bay, xử lý kết quả, so sánh với tài liệu tham khảo để kiểm chứng độ tin cậy mơ hình mơ Đánh giá kết nghiên cứu đề xuất hướng nghiên cứu d) Phương pháp nghiên cứu Đề tài áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô số e) Kết luận Đề tài nghiên cứu thực xây dựng mơ hình tính tốn mơ hình thành tiếng ồn cho cấu cánh high-lift dựa sở phương pháp mô âm khí động thu kết Về khía cạnh khí động, mơ hình mơ cho kết tương tự với kết thực nghiệm mô cơng bố Về khía cạnh âm học, mơ hình có khả dự đốn đại lượng âm học, cung cấp thơng tin hình thành phát triển tiếng ồn dịng khí qua cấu cánh high-lift So sánh kết âm học với liệu cung cấp tài liệu tham khảo cho thấy sai lệch định Các nguyên nhân dẫn đến sai lệch khác chất mơ hình 2D mơ hình 3D, khác kỹ thuật ghi nhận xử lý tín hiệu ... trình máy bay hạ cánh Nguồn gốc sinh tiếng ồn khí động cánh máy bay kết hợp nhiều tượng phức tạp Do đó, việc nghiên cứu mơ số tiếng ồn khí động cánh máy bay có ý nghĩa thực tiễn giúp hiểu rõ nguồn... khí động mơ khí động - Sự hình thành tiếng ồn có nguồn gốc khí động - Các đặc trưng tiếng ồn khí động - Hiện tượng tiếng ồn khí động cấu cánh High-lift - Phương pháp mơ số tiếng ồn khí động • Chương... sinh tiếng ồn khí động cánh máy bay, dự đoán đại lượng âm học tiếng ồn, làm tiền đề cho nghiên cứu âm khí động đối tượng cấu cánh máy bay Đề tài luận văn nghiên cứu hình thành tiếng ồn có nguồn