• 한국음향학회지
• /
• 제37권5호
• /
• pp.263-270
• /
• 2018

외부 유동소음 문제를 다루는 대부분의 산업현장에서 FW-H(Ffowcs Williams and Hawkings) 방정식을 이용한 복합전산공력음향 기법이 수치적인 효율성으로 인하여 널리 사용되고 있다. 그러나 사중극자항을 무시한 면적분 형태의 FW-H 방정식을 사용할 때 경우에 따라 무시할 수 없는 비물리적인 소음이 발생한다고 알려져 있다. 특히, 수중 프로펠러와 같이 날개 끝 와류 공동(tip vortex cavitation)이 하류방향으로 길게 형성되는 유동에 대해서는 적절하게 모델링하지 않으면 소음 예측의 정확도가 떨어지게 된다. 따라서 본 연구에서는 사중극자 보정항을 추가하여 적분면에서 FW-H 방정식으로부터 발생하는 비물리적인 음향을 저감시키고자 하였다. 먼저 FW-H 방정식에 기초하여 개발한 내부 예측코드의 정확성을 확인하기 위하여 에어컨 실외기에 사용되는 축류팬을 대상으로 검증을 수행하였으며, ANSYS Fluent의 결과와 비교하여 잘 일치하는 것을 확인하였다. 사중극자 보정항의 효과를 확인하기 위하여 등엔트로피 와류 전파에 대한 소음 해석을 수행하였으며, 사중극자 보정항에 의한 오차의 저감 효과가 발생하는 것을 확인하였다. 마지막으로 Clark-Y 수중익형에서 발생하는 공동 유동장을 대상으로 소음 해석을 수행하였으며, 공동이적분면을 통과할 때 발생하는 오차를 사중극자 보정항을 이용하여 저감할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제15권5호
• /
• pp.48-53
• /
• 2012

This paper presents a systematic procedure for three-dimensional noise analysis of an axial-flow fan by using computational aero-acoustics based on Ffowcs Williams-Hawkings equation. Flow-fields of a basic fan model are simulated by solving three-dimensional, unsteady, Reynolds-averaged Navier-Stokes equations using the commercial code ANSYS CFX 11.0. Starting with steady flow results, unsteady flow analysis is performed to extract the fluctuating pressures in the time domain at specified local points on the blade surface of the axial flow fan. The perturbed density wave by rotating blades reaches at the observer position, which is simulated by an in-house noise prediction software based on Ffowcs Williams-Hawkings equation. The detailed far-field noise signatures from the axial-flow fan are analyzed in terms of source types, field characteristics, and interpolation schemes.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제46권11호
• /
• pp.883-891
• /
• 2018

본 연구에서는 항공기 랜딩 기어와 유사한 형태의 탠덤 실린더에 대해 DES (Detached Eddy Simulation)와 FW-H (Ffowcs Williams and Hawkings) 음향상사법을 이용한 전산공력 소음해석을 수행하였다. 실린더 중심 간 거리 3.7D 조건에 대한 전산공력소음해석 결과를 탠덤 실린더를 지나는 외부 유동 특성 및 원거리 소음을 계측한 선행 연구 결과와 비교하였다. 전방 실린더의 상/하부에서 발생한 와류(Vortex)가 특징적인 주파수를 갖고 후방 실린더에 충돌하면서 소음 발생원이 되는 것을 확인하였다. DES 와 FW-H 음향상사법을 이용한 전산공력소음해석 방법의 타당성을 확인한 후, 전방 실린더의 후방에 분할판을 적용한 경우의 전산공력소음해석을 수행하였다. 전방 실린더의 후방에 분할판이 적용되면 전방 실린더의 상/하부에서 발생하는 와류의 특징을 변화시키고 이극자 소음원 크기를 감소시켜 특정 주파수 대역에서 발생하는 소음 크기가 감소하는 것을 확인하였다.

• Ocean Systems Engineering
• /
• 제13권2호
• /
• pp.147-172
• /
• 2023

This study investigates the influence of loading and inflow conditions on tidal turbine performance from a hydrodynamic and hydroacoustic point of view. A boundary element method is utilized for the former to investigate turbine performance at various loading conditions under zero/non-zero yaw inflow. The boundary element method is selected as it has been selected, tested, and validated to be computationally efficient and accurate for marine hydrodynamic problems. Once the hydrodynamic solutions are obtained, such as the time-dependent surface pressures and periodic motion of the turbine blade, they are taken as the known noise sources for the subsequence hydroacoustic analysis based on the Ffowcs Williams-Hawkings formulation given in a form proposed by Farassat. This formulation is coupled with the boundary element method to fully consider the three-dimensional shape of the turbine and the speed of sound in the acoustic analysis. For validations, a model turbine is taken from a reference paper, and the comparison between numerical predictions and experimental data reveals satisfactory agreement in hydrodynamic performance. Importantly, this study shows that the noise patterns and sound pressure levels at both the near- and far-field are affected by different loading conditions and sensitive to the inclination imposed in the incoming flow.

• 한국음향학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.83-91
• /
• 2018

팁젯 로터의 소음원은 로터 블레이드 소음과 제트 소음으로 분리할 수 있다. 로터 블레이드 소음은 두께 소음, 하중 소음, 비선형 사중극 소음으로 구성되고 제트 소음은 노즐 모멘텀 소음과 제트 방사 소음으로 나뉜다. 로터 블레이드 소음을 해석하기 위해 유동 해석 정보를 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 해석으로 얻은 뒤 투과면, 비투과면 FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings) 음향 상사법을 동시에 적용하여 각 소음원을 구분하였다. 그리고 제트 소음은 노즐 출구 조건을 활용하여 투과면 FW-H 음향 상사법으로 노즐 모멘텀 소음을 구하고 기존 고정익 제트에 대한 경험식을 활용하여 제트 방사 소음을 얻었다. 검증 기체의 소음 측정값을 기준으로 해석 기법의 신뢰성을 검증하였고 스펙트럼 분석을 통해 팁젯 로터의 독특한 소음 특성을 확인하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제38권3호
• /
• pp.247-255
• /
• 2019

본 연구에서는 대형화, 고속화되어가는 잠수함 추진기의 소음을 보다 정확하게 예측하기 위하여 선체-부가물-추진기의 상호작용이 묘사되는 유동 수치해석을 토대로 비공동 추진기 소음을 예측하였다. 추진기 방사 소음을 예측하기 위해 선체-부가물-추진기 전체영역에 대한 유동 정보를 전산유체역학 해석으로 얻은 뒤, FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings) 음향상사법을 적용하여 두께소음, 하중소음에 대한 소음을 수치적으로 예측하였다. 수치적 소음예측 결과는 모형시험을 통해 검증하였으며, 전체 소음 수준과 저주파 대역 소음예측에 있어 계측결과와 좋은 일치를 보였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2000년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.529-536
• /
• 2000

This paper describes the analysis of aerodynamics and the prediction of airflow induced noise around simplified pantograph. First, computational fluid dynamics (CFD) is conducted far several model to evaluate linear/nonlinear flow field characteristics due to high speed flow and the CFD results support the computational aeroacoustics. The accurate prediction of the aeroacoustic analysis is necessary for designers to control and reduce the airflow induced noise. We adopt the acoustic analogy based on Ffowcs Williams- Hawkings (FW-H) equation and predict aeroacoustic noise.

• 한국음향학회지
• /
• 제38권3호
• /
• pp.321-327
• /
• 2019

본 연구의 목표는 의류 건조기용 원심팬과 덕트 및 하우징 등을 포함한 공기배출 시스템의 유량 성능 향상 및 공력소음을 저감하기 위한 것이다. 전산유체역학과 FW-H(Ffowcs-Williams and Hawkings) 방정식에 기초한 음향상사법을 이용하여 유동 및 소음 특성을 고찰하였다. 유량과 소음성능 최적화 설계를 위해 반응표면기법을 활용하였다. 설계 인자로 원심팬의 날개 입구각, 출구각을 고려한 2인자 중심합성계획법을 채택하였다. 도출된 최적설계안은 덕트와 하우징에서 감소된 난류에너지 분포를 나타냈으며 결과적으로 유량의 증가와 공력소음이 감소됨을 확인하였다. 최종적으로 최적설계안을 기초로 제작한 시제품에 대한 실험을 통하여 4.2 % 유량이 증가함을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제17권2호
• /
• pp.26-37
• /
• 2023

도시 교통 혼잡과 환경 문제에 대한 대안으로 차세대 비행체 Urban Air Mobility(UAM) 항공기 개발이 주목받고 있다. 이를 위해, UAM 항공기가 수직이착륙할 수 있는 플랫폼인 버티포트(Vertiport) 역시 논의되고 있다. 버티포트로 인한 지면 효과는 UAM 항공기의 공력과 소음 특성에 직접적인 영향을 미친다. UAM 항공기는 인구가 밀집된 도심에서 운용되므로 엄격한 소음 규제가 예상되므로, 설계단계에서 공기역학적 현상과 공력 소음의 정밀한 예측이 요구된다. 본 연구에서는 Lattice-Boltzmann Method(LBM) 시뮬레이션과 투과면 기반의 Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H) 음향상사법을 이용하여 지면 효과에 대한 공력, 유동장, 원거리 소음 방사 특성을 분석하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제12권3호
• /
• pp.19-25
• /
• 2009

InThe purpose of this work is to analyze the flow characteristics and aerodynamic noise generated from a shroud fan at a constant 2,100 rpm using LES and FW-H noise model provided in the commercial code, FLUENT. Velocity distributions around the shroud fan obtained by using FLUENT code show good agreement with experimental results. The sound pressure level is decreased by about 6 dB as the distance from the fan increases twice. The directivity at 1st BPF shows a tendency of increasing SPL toward the axis of rotation.