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起落架标模LAGOON气动噪声模拟(1):CFD流场计算2024-07-10

1、算例介绍

起落架是大飞机进场时气动噪声的主要来源之一。通过实验和数值模拟手段得到起落架的噪声,并针对其进行降噪设计,成为航空气动声学界关注的主要问题。

在此背景下,LAGOON(LAnding Gear NOise database for CAA validatiON)计划得到了多家高校、研究所和公司的支持协作。

Dimaxer软件对公开的LAGOON几何标模进行了气动声学的模拟,本文首先介绍CFD流场计算部分。


2、几何与网格

LAGOON的几何及表面网格划分如下图所示:

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本次模拟采用结构网格,轮胎直径D为0.3m,流向区域为(-15D,15D),上下区域为(-15D,15D),轮胎两侧区域为(-9D,9D),网格slice如下图所示:整体网格量为122万左右。

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3、工况信息

求解器选择Dimaxer中的不可压求解器,四阶精度,求解点为7800万左右。

边界条件的设置中,LAGOON为壁面边界,计算域的外围设置为速度进口,速度为78.9m/s,参考压力为99447.7Pa,均与文献中的实验数据一致。


4、结果分析

实验中在左侧轮胎表面布置了压力传感器,测量压力系数分布,Dimaxer中在壁面设置probe探点,与实验的对比结果如下图所示,表面的压力系数与实验结果完全一致。

微信截图_20240612155036.png

除了轮胎表面的平均压力,实验中对右侧轮胎壁面布置了传感器监测压力脉动,测点位置如下图所示,选取其中K1,K3,K4,K9,K13,K14多个点与实验结果对比,在主要的离散尖峰上,频率和幅值均与实验展现了高度的吻合。

微信截图_20240612155211.png

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计算效率方面,本次计算使用2张Nvidia 4090,计算48小时,得到了以轮胎直径为参考长度的22个流动周期结果。


算例总结

本文介绍了Dimaxer软件用于求解起落架标模LAGOON,在气动结果求解的准确度和速度上展现出优势,为后续的远场声传播计算提供基础验证,后续将结合声类比方法进行远场噪声的计算。


参考文献:

[1] Wong M L, K. Kenway G, Ghate A S, et al. Predictions of LAGOON Nose Landing Gear Flow and Noise using Wall-Modeled Large Eddy Simulations[C]//28th AIAA/CEAS Aeroacoustics 2022 Conference. 2022: 2850.

[2] Manoha E, Bulté J, Caruelle B. LAGOON: an experimental database for the validation of CFD/CAA methods for landing gear noise prediction[C]//14th AIAA/CEAS aeroacoustics conference (29th AIAA aeroacoustics conference). 2008: 2816.

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