Cálculo numérico del campo acústico en un vehículo lanzador

Abstract

El campo de estudio que analiza los ruidos generados por el aire debido a su naturaleza turbulenta, se conoce como aeroacústica. En este trabajo se realiza el cálculo del ruido generado por el movimiento relativo del aire sobre un vehículo lanzador, más precisamente, se calcula el nivel de intensidad sonora (SPL) sobre el centro de un modelo 2D del vehículo. La metodología utilizada es aplicar la ecuación de Curle la cual es una modificación de la ecuación de Ligthtill para poder considerar la interacción que existe entre las superficies solidas con las ondas de presión, básicamente la ecuación de Curle calcula las fluctuaciones de presión en un campo fluido dinámico. La ecuación se aplica, en forma numérica, sobre el campo de velocidades y presiones del vehículo, el cual es obtenido por métodos computacionales de fluido dinámica (CFD). La primera etapa del trabajo se basa en reordenar los datos del CFD, de manera de poder obtener archivos individuales de cada uno de los puntos del campo, cuyo contenido sea las fluctuaciones temporales de presión y velocidad, para esto se desarrolló una rutina mediante el lenguaje C++, el cual reordena los datos en un tiempo relativamente corto. Para el procedimiento de cálculo, se ubican observadores sobre la línea geométrica central del vehículo, a continuación mediante un código de programación se aplica la ecuación de Curle numérica (en todos los instantes de tiempo), sobre todos los puntos pertenecientes al campo de flujo, los cuales son llamados fuentes, el código evalúa la distancia existente entre fuente y observador, calcula el retraso temporal que tiene la emisión de la onda al salir de la fuente y llegar al observador, luego interpola los valores temporales de presión y velocidad del archivo de entrada, y finalmente para ese valor de retraso temporal evalúa en la ecuación. De esa manera, para cada uno de los observadores, se calcula las fluctuaciones de presión, finalmente se realiza un análisis de SPL, obteniendo los valores de intensidad acústica en una escala de dB en todos los puntos observadores. Los resultados obtenidos muestran que los valores de SPL en el centro del vehículo rondan los 84 dB, y que se incrementan hasta 84.8 dB hacia la mitad del vehículo, luego descienden a 84.5 dB aguas abajo.