Dairesel Kesitli Bir Silindir Etrafındaki Akış Gürültüsünün Sayısal Ve Analitik Olarak İncelenmesi

Abstract

Akış kaynaklı gürültünün hesaplanması ve tahmini, uzun yıllardır akustik alanında araştırma yapanların hedefi olmuştur. Son yıllarda, su altı cisimleri etrafındaki akış gürültüsünün belirlenmesi, denizcilik endüstrisinde ticari ve ekolojik olarak önemli bir konu haline gelmiştir. Bu çalışmada dairesel kesitli bir silindir etrafındaki akış gürültüsü, sayısal ve analitik metotlar kullanılarak incelenmiştir. Akustik analizler, farklı Reynolds sayılarında dairesel silindirin hidroakustik performansını değerlendirmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Silindir etrafındaki akış karakteristikleri, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) yardımıyla belirlenmiştir. Uzak alan akış gürültüsünün sayısal olarak hesaplanmasında ise Ffowcs Williams & Hawkings (FWH) metodu kullanılmıştır. Bunun yanında, Proudman akustik analojisine dayanan k-ε gürültü metodu kullanılarak, toplam akustik güç ve akış gürültüsü seviyeleri analitik olarak hesaplanmıştır. Farklı metotlar kullanılarak elde edilen sonuçlar, literatürde yer alan analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, alıcı nokta uzaklığının ve akışkan hızının akış gürültüsü üzerindeki etkileri incelenmiştir.

The prediction of the flow-induced noise has been the target of those who have been researching in the field of acoustics for many years. Recently, flow noise around submerged bodies used in marine industries has become commercially and ecologically an important issue. In this paper, the flow-induced noise around the circular cylinder is investigated by using numerical and analytical methods. The acoustic analysis is performed to examine the hydro-acoustic performance of the circular cylinder at various Reynolds numbers. Flow characteristics around the circular cylinder are calculated by employing Computational Fluid Dynamics using finite volume method. The flow-induced noise has been calculated by solving Ffowcs Williams and Hawkings equations. A k- Ԑ sound model based on Proudman analogy is also employed to approximate the total sound power and flow noise generated by turbulent flow past over the circular cylinder, analytically. The results obtained using the FW-H and the k-Ԑ sound methods are presented and compared with experimental and numerical data in the literature. In addition, the effects of receiver distance and flow velocity on flow-induced noise are examined.