Investigação numérica do ruído aerodinâmico irradiado por barras prismáticas transversais. - Padial, Lucas Mozelli (2020)
O ruído aerodinâmico é uma fonte de ruído relevante em automóveis e domina a pressão sonora total no interior do habitáculo em velocidades de cruzeiro acima dos 110km/h superando as contribuições sonoras oriundas da rodagem e do conjunto motopropulsor. Acessórios externos como os racks de teto podem irradiar ruído aerodinâmico com características tonais em adição ao ruído de banda larga, configurando assim um dos problemas mais críticos para o desempenho de aeroacústica de um veículo. Ciente das vantagens de comprovar o desempenho destes acessórios ainda nas fases inicias do projeto, optou-se por analisar, via método híbrido de aeroacústica computacional, o ruído irradiado por cilindros submetidos a escoamento de ar transversal em regime subsônico e em diferentes configurações pelo fato destes possuírem vasta documentação técnica disponível e também por irradiarem ruído aerodinâmico com características semelhantes ao ruído emitido pelas barras transversais dos racks de teto. O método de Lattice-Boltzmann e a analogia acústica de Ffowcs-Williams e Hawkings foram aplicados nas simulações numéricas de casos como o de um cilindro isolado e o de cilindros alinhados em tandem em túnel de vento anecóico e o de um cilindro em túnel de vento semi-anecóico, sendo que, após a obtenção das curvas de densidade espectral de potência do ruído irradiado, utilizou-se a análise de decomposição em modos dinâmicos para determinar as estruturas coerentes presentes no escoamento em cada uma das frequências de interesse. As frequências fundamentais e as harmônicas dos tonais foram capturadas com precisão de ao menos 95% e as amplitudes das curvas do ruído em campo afastado mostram boa aproximação com os testes de referência. As estruturas coerentes resultantes da análise de decomposição em modos dinâmicos também apresentaram boa aproximação com a física dos problemas e a natureza do ruído aerodinâmico. O método abordado mostrou-se eficaz e versátil em aplicações de aeroacústica e aerodinâmica servindo de ferramenta importante na solução de problemas nas fases iniciais do projeto onde o custo de modificação é baixo e a facilidade de modificação elevada.