3D High-Order Discontinuous Galerkin Methods for Time-Domain Simulation of Flow Noise Propagation

摘要

De directe aanpak voor aeroakoestiek, die de Navier-Stokesvergelijkingen oplost met een hoge resolutie en op een groot domein, is rekenintensief. Een alternatieve techniek, de hybriede aanpak, splitst de berekening in twee delen: een deel om de stroming en de geluidsopwekking te berekenen en daaropvolgend een deel om de geluidsvoortplanting te bepalen. Dit laat toe een optimale discretisatie en domeingrootte te kiezen voor elk deel afzonderlijk, wat de totale kost reduceert.Deze thesis focust op de ontwikkeling van een accurate en flexibele methode voor het geluidsvoortplantingsdeel, geschikt om met complexe geometrieen te werken. De gelineariseerde euler vergelijkingen (LEE) zijn de modelvergelijkingen en laten toe de voortplanting van akoestische golven te simuleren doorheen (niet-uniforme) gemiddelde stromingen, rekeninghoudend met convectie- en refractie-effecten. Speciale aandacht is besteed aan het modelleren van dempende behandeling van domeinranden.De Discontinue Galerkin methode in zijn quadratuurvrije vorm is toegepast om de LEE te dicretiseren. Het is een zeer compacte methode, geschikt voor hogere-orde simulaties op ongestructureerde grids van hexaeders en tetraeders. Parameterstudies zijn uitgevoerd om de invloed van de elementgrootte, de elementorde, gridtopologie en gridregelmatigheid te bestuderen. Ook de directiviteit van de fouten is geexploreerd.Een nieuwe en efficiente tijdsdomein impedantieformulering wordt gegeven om dempende behandeling van domeinranden te modelleren. Een generiek frequentiemodel laat toe een breedbandimpedantie voor te stellen; recursieve convolutie zorgt voor een efficiente vertaling ervan naar het tijdsdomein. Een specifiek model voor simulaties met een enkele frequentie, dat toelaat de exacte impedantie op te leggen op een ontwerpfrequentie, wordt eveneens gegeven.