AbstractThe acoustic post-processing of unsteady aerodynamic jet simulations using Kirchhoff or Ffowcs Williams and Hawkings (FW–H) surface integral methods is investigated from the theoretical and practical points of view. This analysis is carried out for a supersonic hot jet, starting from the flow fields provided by an unsteady aerodynamic simulation whose characteristics are recalled. Both acoustic integral methods are first compared from a theoretical point of view. In particular, the role of the ‘entropic’ sources on the control surface is pointed out. Various acoustic calculations are then carried out for this hot jet to assess the influence of the type of method and of the position, extent and nature (open or closed) of the control surfaces on the noise predictions. This parametric study shows that the Kirchhoff method using density as input data is poorly suited for acoustic predictions of hot jets. The Kirchhoff method using pressure as input data provides results similar to those obtained with the FW–H surface integral but the latter appears to be more reliable. The study also shows that the use of a downstream closed control surface does not present a real interest, whatever the acoustic method is.
RésuméLe papier présente une analyse des méthodes surfaciques intégrales de Kirchhoff et de Ffowcs Williams et de Hawkings (FW–H) utilisées pour le post-traitement acoustique des simulations aérodynamiques instationnaires de jets. Cette analyse est effectuée pour un jet chaud supersonique, à partir des champs fournis par un calcul aérodynamique dont les caractéristiques sont rappelées. Les deux formulations intégrales sont d'abord comparées du point de vue théorique. En particulier, le rôle des sources ‘entropiques’ sur la surface d'intégration est mis en évidence. Divers calculs acoustiques sont ensuite effectués pour le jet chaud afin d'étudier l'influence de la formulation et de la position, de l'étendue et de la nature (ouverte ou fermée) de la surface d'intégration sur les prévisions de bruit. Cette étude paramétrique montre que la méthode de Kirchhoff avec la masse volumique comme donnée d'entrée est mal adaptée au post-traitement acoustique de jets chauds. La méthode de Kirchhoff avec la pression comme donnée d'entrée fournit des résultats semblables à ceux obtenus avec l'intégrale surfacique de FW–H mais cette dernière semble être plus fiable. L'étude montre également que l'utilisation d'une surface d'intégration fermée en aval ne présente pas de véritable intérêt, quelle que soit la méthode surfacique employée.
Investigation of integral surface formulations for acoustic post-processing of unsteady aerodynamic jet simulations
Aerospace Science and Technology ; 8 , 6 ; 453-467
2004-04-05
15 pages
Article (Journal)
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