Publicação: Análise aeroacústica de um duto de ar condicionado através da dinâmica de fluidos computacional
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS
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Resumo
O presente trabalho trata a respeito do problema aeroacústico presente em um escoamento complexo ocorrido dentro de um duto de ventilação e ar condicionado automotivo. O principal objetivo é investivar a geração de ruído em um escoamento turbulento em uma geometria por meio da utilização da Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD). Uma geometria simplificada de um duto de ar condicionado foi adotada como estudo de caso, uma vez que a mesma enfatiza os principais mecanismos de geração de ruído em escoamentos internos: regiões de descolamento e gradientes adversos de pressão e escoamento em torno de um obstáculo. Para as análises apresentadas, foram adotadas algumas hipóteses simplificadoras. Foram avaliadas as influências de dois diferentes esquemas de discretização (SOU e CDS) no contexto de simulações DES (\emph{Detached Eddy Simulation}). Comparações foram realizadas com resultados experimentais disponíveis na literatura, em que os campos do escoamento e os níveis de pressão sonora (NPS) apresentaram concordância satisfatória com a física do problema. As simulações numéricas foram realizadas no UNSCYFL3D, código desenvolvido na Universidade Federal de Uberlândia. Por meio dos resultados encontrados neste trabalho obtem-se as técnicas e conjuntos de parâmetros para este tipo de problema, bem como a utilização de esquemas apropriados para a aeroacústica em simulações DES em dutos de ar condicionado e ventilação.
Abstract
The present research deals with the aeroacoustic problem in a complex flow inside an HVAC (Heating and Ventilation Air-Conditioning) system. This work aims to investigate the flow-induced noise generation in a turbulent pipe flow by means of Computational Fluid Dynamics (CFD). A simplified HVAC geometry was adopted as a benchmark case. This geometry represents the main noise sources: pressure driven flow and flow around an obstacle. In order to develop the present analysis and to find the most accurate approach for this application, we evaluated different advective discretization schemes in the context of DES (Detached Eddy Simulation).
Comparisons are established with experimental data of benchmark cases, for which gauge pressure in specific regions, sound pressure level and velocity fields are evaluated.
Simulations are carried out using an in-house code, i.e. UNSCYFL3D, which was developed at the Federal University of Uberlândia.
By means of this work, we were able to find the most accurate setup parameters for such a problem.
Reynolds Averaged Navier-Stokes turbulence models did not yield satisfactory results, whereas the Detached Eddy Simulation (DES) was found to produce much more accurate results, obviously at a higher computational cost. It is concluded that DES, along with the central difference scheme for the advection, is a viable approach for computational aeroacoustics of HVAC ducts.
Palavras-chave
Ar condicionado, HVAC, Aeroacústica, Aeroacoustics, NPS, SPL, Ruído, Noise, Turbulência, Turbulence, CFD, DES
Citação
MEIRA, Lucas de Souza. Análise aeroacústica de um duto de ar condicionado através da dinâmica de fluidos computacional. 2020. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.664
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