Mapeamento de fontes aeroacústicas de um eslate em túnel de vento de seção fechada utilizando beam-forming com deconvolução DAMAS

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Pagani Júnior, Carlos do Carmo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Beam-forming acústico; Acoustic beam-forming; Aeroacoustic measurements; Aerofólio hiper-sustentador; Deconvolução DAMAS; Deconvolution DAMAS.; High-lift airfoil; Medições aeroacústicas; Ruído de eslate; Slat noise
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-06122014-232641/

A redução do ruído externo gerado por aeronaves operando nas proximidades de grandes centros urbanos é apontada como uma questão vital para a manutenção e expansão sustentável das atividades da aviação civil. Nas últimas décadas, reduções significativas no ruído gerado pelos sistemas de propulsão da aeronave tornaram relevantes as contribuições do trem de pouso e dos dispositivos de hiper-sustentação (flapes e eslates) para o ruído global da aeronave. A caracterização do espectro acústico de cada componente hiper-sustentador é necessária para o desenvolvimento de métodos preditivos de ruído e projetos aerodinâmicos que viabilizem a redução de ruído sem penalizações severas para o desempenho e a segurança da aeronave. Experimentos com modelos em escalas mostram que a contribuição de cada elemento hiper-sustentador para o ruído global é determinada pelo tamanho e modelo da aeronave. Tal fato dificulta a generalização dos resultados experimentais e determina a caracterização do espectro acústico de cada componente de um aerofólio em termos de sua geometria e configuração operacional. Este trabalho tem como objetivo principal a caracterização do ruído do eslate a partir de medições experimentais com um aerofólio hiper-sustentador McDonnell Douglas (30P30N), composto por flape, eslate e elemento principal. Os experimentos foram realizados em túnel de vento de seção fechada, e as medições acústicas contaram com o uso de uma antena composta por 62 microfones. Os dados acústicos foram processados com algoritmos de beam-forming convencional e deconvolução DAMAS (Deconvolution Approach for the Mapping of Acoustic Sources). A aplicação de técnicas de beam-forming permite representar uma distribuição espacial de fontes na forma de um mapa acústico e determinar o nível de ruído gerado por fontes que concorrem de forma independente para o ruído global. A base de dados experimentais permite o estudo do ruído do eslate sob diferentes configurações operacionais e geométricas do aerofólio. A análise do espectro acústico do eslate revela a ocorrência de ruído tonal em baixa e alta frequências, e ruído de banda larga em média frequência. Os mapas de beam-forming obtidos associam o ruído de banda larga com uma distribuição bidimensional de fontes ao longo da envergadura do eslate. O ruído do eslate aumenta com a velocidade de escoamento livre, enquanto que os picos tonais de baixa frequência e o ruído de banda larga decrescem com o aumento do ângulo de ataque do aerofólio de 2° para 10°. Os espectros de ruído do eslate colapsam quando reescalados pelo número de Mach do escoamento livre elevado a uma potência entre 4 e 5, e o ruído tonal colapsa em Strouhal dado pela corda do eslate e pela velocidade do escoamento base. Os resultados mostram que o ruído do eslate é fortemente dependente da geometria do aerofólio, particularmente para variações de overlap. Uma boa correspondência quantitativa foi obtida comparando-se espectros experimentais de ruído do eslate com espectros numéricos, obtidos a partir de um modelo com a mesma geometria e em condições de teste idênticas, o que indica a viabilidade do uso de túneis de vento de secção fechada para a realização de experimentos aeroacústicos.