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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2022.tde-07022023-160202
Documento
Autor
Nome completo
Andressa Caroline Rodrigues Garcia
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2022
Orientador
Banca examinadora
Muñoz, Hernan Dario Ceron (Presidente)
Malatesta, Vinicius
Pagani Junior, Carlos do Carmo
Título em português
Efeitos aeroacústicos do bordo de ataque serrilhado (WLE) no estator SDT de uma bancada "Rig-Fan"
Palavras-chave em português
Bordo de ataque serrilhado
Redução de Ruído
Rig-Fan
SDT
Wavy Leading Edge
Resumo em português
Nas últimas décadas, o ruído proveniente dos motores de aeronaves foi reduzido consideravelmente devido à tecnologia de by-pass e com isso, o ruído de fan tornou-se predominante. A interação entre a esteira turbulenta de um rotor com as pás da estatora vem sendo identificada como uma das principais fontes de ruído de banda larga, além do ruído tonal. Estudos inspirados no voo silencioso da coruja mostraram que a aplicação de certas propriedades naturais de suas asas como o padrão serrilhado no bordo de ataque (WLE), são técnicas eficazes para redução de ruído aeronáutico. Este trabalho teve por objetivo o estudo explanatório dessas características aplicadas nas pás do estator Source Diagnostic Test (SDT) modelo Low-Noise do túnel aeroacústico Rig-Fan da EESC/USP. A geometria das pás foi definida de acordo com a literatura e impressas para os ensaios experimentais e realização da análise da emissão do ruído. A aquisição dos dados é obtida com a instrumentação acústica da bancada, utilizando 9 microfones posicionados em anéis no duto, para a estatora padrão (Low-Noise) e de novo modelo (WLE). Para o processamento dos dados utiliza-se o método de Welch para obter os espectros em Níveis de Pressão Sonora (SPL). Os testes foram realizados com velocidades do rotor de 800 a 1800 rpm para ambas as estatoras. As medidas acústicas do estator WLE quando comparadas ao do estator Low-Noise tiveram uma redução de 1.5 a 4 dB em baixas e médias frequências, enquanto verificou-se um aumento em altas frequências na ordem de até 1.2 dB. Alterações insignificantes foram encontradas nos níveis de ruído quando a vazão do escoamento no duto foi reduzida (utilização da throttle). Entende-se por este estudo que não existe um serrilhado ideal que reduza o ruído para todos os tipos de condições que forem impostas, porém é mais eficiente em baixas velocidades de rotação, o que poderiam ser usadas para melhorar as condições de pouso ou decolagem de aeronaves.
Título em inglês
Aeroacoustics effects of the Wavy Leading Edge on a Fan-Rig SDT stators
Palavras-chave em inglês
Noise Reduction
Rig Fan
SDT
Serrated leading edge
Wavy Leading Edge
Resumo em inglês
In recent decades, noise from aircraft engines has been reduced considerably due to by-pass technology, and fan noise has become predominant. The interaction between the turbulent wake of a rotor and the stator vanes has been identified as one of the main sources of broadband noise, in addition to tonal noise. Studies inspired by the silent flight of the owl have shown that the application of certain natural properties of its wings, such as the serrated pattern on the leading edge (WLE), are effective techniques for reducing aeronautical noise. This work aimed at the explanatory study of these characteristics applied to the stator vanes Source Diagnostic Test (SDT) Low-Noise model of the Rig-Fan aeroacoustic tunnel at EESC/USP. The geometry of the vanes was defined according to the literature and printed for the experimental tests and the performance of the noise emission analysis. Data acquisition is obtained with the acoustic instrumentation of the bench, using 9 microphones positioned in rings in the duct, for the standard (Low-Noise) and new model (WLE) stator. For data processing, the Welch method is used to obtain the spectra in Sound Pressure Levels (SPL). The tests were performed with rotor speeds from 800 to 1800 rpm for both stator. The acoustic measurements of the WLE stator when compared to the Low-Noise stator had a reduction of 1.5 to 4 dB in low and medium frequencies, while there was an increase in high frequencies of up to 1.2 dB. Insignificant changes were found in noise levels when the flow rate was reduced (throttle). It is understood by this study that there is no ideal serration that reduces noise for all types of conditions that are imposed, but it is more efficient at low rotation speeds, which could be used to improve the approuch or take-off conditions of aircraft.
 
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Data de Publicação
2023-02-13
 
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