Verfügbarkeit: Hybrid aeroacoustic methods for broadband noise calculation

Hybrid aeroacoustic methods for broadband noise calculation: = Hybride aeroakustische Verfahren zur Berechnung von Breitbandlärm

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Scheit, Christoph (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	English
Veröffentlicht:	Aachen Shaker Verlag 2016
Schriftenreihe:	Schriftenreihe des Lehrstuhls für Prozessmaschinen und Anlagentechnik Band 30
Schlagworte:	Schallausbreitung Strömungsakustik Fluid-Struktur-Wechselwirkung Turbulente Strömung Hochleistungsrechnen Numerische Strömungssimulation Stufenströmung CAA LES Lighthills acoustic analogy Hochschulschrift
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XVI, 223 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm x 14.8 cm, 363 g
ISBN:	9783844048063

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adam_text	CONTENTS NOMENCLATURE VII ABSTRACT XIII ZUSAMMENFASSUNG XV 1 INTRODUCTION 1 1.1 PROBLEM D E FIN ITIO N ......................................................................... 1 1.2 REVIEW OF CURRENT RESEARCH .......................................................... 3 1.2.1 HISTORICAL REVIEW OF COMPUTATIONAL AEROACOUSTICS . . . 3 1.2.2 RESEARCH ON FORWARD-FACING STEP F L O W ........................... 6 1.3 OBJECTIVE OF THIS T H E S IS ................................................................... 10 1.4 OUTLINE ............................................................................................ 11 2 GOVERNING EQUATIONS 15 2.1 GOVERNING EQUATIONS OF FLUID MECHANICS ................................... 16 2.1.1 CONTINUITY E Q U A TIO N ......................................................... 16 2.1.2 MOMENTUM E QUATION ......................................................... 16 2.1.3 ENERGY E Q U A TIO N ................................................................ 17 2.2 AEROACOUSTIC PROPAGATION E Q U ATIO N S ...................... 19 2.2.1 HOMOGENEOUS WAVE E Q U A TIO N ......................................... 19 2.2.2 LIGHTHILLS ACOUSTIC A NALOGY............................................. 20 2.2.3 VORTEX S O U N D ...................................................................... 24 2.2.4 FFOWCS WILLIAMS AND H A W K IN G S ...................................... 25 2.2.5 ACOUSTIC PERTURBATION E QUATIONS ...................................... 32 3 DISCRETIZATION AND MODELS FOR HYBRID SIMULATION APPROACH 39 3.1 FINITE VOLUME METHOD FOR INCOMPRESSIBLE FLOWS ....................... 40 3.1.1 INTEGRAL FORM OF GOVERNING E QUATIONS............................. 40 3.1.2 DISCRETIZATION...................................................................... 42 3.2 TURBULENCE M ODELLING ...................................................................... 50 3.2.1 LARGE EDDY SIM ULATION ...................................................... 52 3.3 FINITE ELEMENT METHOD FOR AEROACOUSTIC E Q U A TIO N S ................... 62 3.3.1 STRONG AND WEAK FORM OF THE P D E .................................... 62 3.3.2 DISCRETIZATION OF THE WEAK F O RM ...................................... 64 3.3.3 FINITE ELEMENT FORMULATION OF THE SOURCE TERMS .... 68 3.4 HYBRID S C H E M E ................................................................................ 74 4 VERIFICATION AND VALIDATION OF HYBRID CAA APPROACH 77 4.1 TAYLOR-GREEN PROBLEM ................................................................... 78 4.1.1 ANALYTICAL SOLUTION FOR ACOUSTIC SOURCE T E R M S ............. 78 4.1.2 FLOW CONFIGURATION............................................................. 79 4.1.3 COMPARISON OF SOURCE TERM FORM ULATIONS ...................... 79 4.2 LAMINAR FLOW AROUND A CIRCULAR C Y LIN D ER ................................... 82 4.2.1 SIMULATION P ARA M E TERS ...................................................... 84 4.2.2 FLOW FIELD ......................................................................... 86 4.2.3 ACOUSTIC S IM U LA TIO N ......................................................... 95 5 OPTIMIZATION FOR HIGH-PERFORMANCE COMPUTING 109 5.1 TOOL-GUIDED ASSESSMENT OF SINGLE-CORE PERFORMANCE AND SCAL ING PROPERTIES ................................................................................... 110 5.1.1 TEST ENVIRONMENT AND BENCHMARK C ASES.......................... I L L 5.1.2 ANALYSIS OF SINGLE-CORE P ERFO RM AN CE............................. 112 5.1.3 SURVEY OF COMMUNICATION P A TTE RN ................................... 115 5.2 CODE O P TIM IZ ATIO N .......................................................................... 118 5.2.1 SINGLE-CORE O PTIM IZATIONS................................................ 118 5.2.2 ENHANCING COMMUNICATION PERFORMANCE ...................... 121 5.2.3 V ERIFICATION ......................................................................... 124 5.3 PERFORMANCE RESULTS ...................................................................... 125 5.3.1 PERFORMANCE RESULTS ON S UPERM U C ................................ 125 6 FLOW AND ACOUSTICS OF A FORWARD-FACING STEP 131 6.1 SIMULATION SETUP AND C ONFIGURATION............................................. 132 6.1.1 CONFIGURATION FOR D N S ...................................................... 132 6.1.2 AEROACOUSTIC SIMULATION A P P RO A C H ................................. 136 6.2 TOPOLOGY AND STATISTICAL DESCRIPTION OF THE FLOW F I E L D .............. 141 6.2.1 AVERAGED FLOW F I E L D ......................................................... 141 6.2.2 UNSTEADY FLOW F I E L D ......................................................... 147 6.3 AEROACOUSTIC SOURCE TERMS AND SOUND P ROPAGATION ................... 157 6.3.1 ACOUSTIC M EASU REM EN TS ................................................... 158 6.3.2 ACOUSTIC SOURCE R E G I O N ................................................... 160 6.3.3 SOUND F IE LD ......................................................................... 164 7 DISCRETIZATION AND MODELLING EFFECTS ON HYBRID AEROACOUSTICS 169 7.1 SIMULATION S E T U P ............................................................................ 169 7.2 GRID R ESOLUTION................................................................................ 173 7.3 SUBGRID-SCALE M ODELS...................................................................... 180 7.4 FLUX D ISCRETIZATION ......................................................................... 184 7.5 ACOUSTIC SOURCE T ERM ...................................................................... 190 7.6 SOURCE TERM DISCRETIZATION IN LIGHTHILLS ACOUSTIC ANALOGY . . . 191 8 CONCLUSIONS AND FUTURE WORK 195 8.1 DNS AND MEASUREMENTS OF FORWARD-FACING STEP F L O W ............. 196 8.2 FACTORS FOR HYBRID AEROACOUSTICS ................................................... 197 8.2.1 DISCRETIZATION OF CONVECTIVE F L U X ................................... 197 8.2.2 CHOICE OF ACOUSTIC SOURCE TERMS AND THEIR DISCRETIZATION 198 8.2.3 SUBGRID SCALE MODEL AND MESH Q U A LITY ..............................200 8.3 FUTURE W O RK ...................................................................................... 201 APPENDICES APPENDIX A MACH NUMBER SCALING FOR APE 205 APPENDIX B THRBULENT CHANNEL FLOW 209
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