Estudio de ruido aerodinámico mediante cálculo

Abstract

Un cristal sónico es una configuración periódica de elementos que generan una banda de frecuencias donde una onda no puede propagarse. Sin embargo, si la red es muy densa puede provocar que en lugar de producirse atenuación del ruido se genera más. Una configuración muy estudiada y conocida es una red de cilindros en forma cuadrada y sobre esta geometría va a tratar este trabajo fin de grado. Para entender bien los aspectos del ruido es muy importante conocer el comportamiento del fluido al travesar la configuración de cilindros estudiada. Entender los patrones de flujo que se forma, así como las estructuras y los cambios de ésta. En este trabajo se pretende estudiar estas características del flujo mediante una simulación y cálculo con el software Fluent de Ansys. De esta forma, se aprenden los principales aspectos de esta potente herramienta. En primer lugar se presenta una introducción explicando a grandes rasgos que es un cristal sónico, la relación del ruido con el comportamiento del flujo y los principales objetivos del TFG. Se continúa con conceptos teóricos sobre la mecánica de fluidos que se va a encontrar en este problema. En el siguiente apartado se detalla toda la metodología seguida con el programa Ansys tanto de la geometría como el mallado y por el último todo el proceso de cálculo. Se sigue con el amplio estudio estacionario con la geometría de 3 columnas con 3 cilindros y la comparación de imponer una condición de contorno de pared en un extremo y en el otro de simetría, frente a imponer condición de periodicidad en ambos extremos. Se sigue con un estudio sobre la viscosidad turbulenta. De interés es el estudio sobre las iteraciones en la solución. A continuación, se plantea una de las partes más importantes del TFG que se trata del estudio de distancias variando ésta en sentido longitudinal y axial y el análisis de los cambios encontrados de una geometría frente a otra. Seguidamente, se presenta todo el estudio transitorio teniendo una duración de cálculo muy superior al estacionario. Se resuelven en contorno de velocidad y presión para el caso de la condición de pared, periodicidad, el aumento de la distancia longitudinal y la disminución de la distancia axial. Además se plantea un análisis sobre la frecuencia de formación de los vórtices lo cual está directamente relacionado con el ruido. Por último, se presenta el presupuesto que supondría la realización de este estudio.