Use of finite element techniques in the determination of the acoustic properties of turbofan inlets

Sigman, R. K.; Majjigi, R. K.; Zinn, B. T.

doi:10.2514/6.1977-18

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“…Presented as Paper 81-2015 at the AIAA 7th Aeroacoustics Conference, Palo Alto, Calif., Oct. [5][6][7]1981 experimental data. 13 Large matrix orders, however, are involved in FEM solutions for the high frequencies and Mach numbers present in realistic turbofan inlet configurations.…”

Section: ' 12 As Have Recent Comparisons Withmentioning

confidence: 98%

Accuracy and Stability of Finite Element Schemes for the Duct Transmission Problem

1982

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A one-dimensional numerical model is used to investigate the characteristics of finite element computational schemes for linearized acoustical transmission in ducts with flow. Primitive variables and coupled first-order equations are used. The relative performances of Lagrangian and Hermitian elements with Galerkin and residual least squares formulations are assessed. Results of the numerical study are shown to correlate with the characteristics of analytic solutions for the equivalent regular grid difference equations. Galerkin solutions are shown to introduce spurious nonphysical modes which must be eliminated by careful attention to the local resolution requirements of the finite-element mesh. Residual least squares formulations do not introduce spurious numerical modes but result in significant numerical damping. This is particularly severe if Lagrangian elements are used.

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Section: ' 12 As Have Recent Comparisons Withmentioning

confidence: 98%

Accuracy and Stability of Finite Element Schemes for the Duct Transmission Problem

1982

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“…Sigman et al [130] y Abrahamson [1] incluyen flujo medio en los modelos, considerando como variable el potencial de velocidad. La ventaja de esta formulación radica en el hecho de que la inclusión de los gradientes del campo de flujo medio es muy sencilla, cosa que no ocurre con una formulación en presión.…”

Section: Introductionunclassified

Contribución al modelado acústico de la línea de escape en motores de combustión. Aplicación a silenciadores y catalizadores

Antebas¹

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Valencia, Junio de 2010 TESIS DOCTORALContribución al modelado acústico de la línea de escape en motores de combustión.Aplicación a silenciadores y catalizadores. Esta Tesis Doctoral ha sido posible gracias al apoyo del Ministerio de Ciencia e Innovación y la cofinanciación de FEDER (proyecto DPI2007-62635). ResumenEsta Tesis se centra en el desarrollo e implementación de métodos eficaces para el diseño y modelado acústico de la línea de escape de motores de combustión, y en concreto, de dos de sus componentes más relevantes desde el punto de vista de control de emisiones sonoras, como son los silenciadores y los catalizadores.Por ello, se realiza una revisión bibliográfica de los modelos unidimensionales y la representación matricial asociada. También se lleva a cabo una revisión de la literatura existente en cuanto a la caracterización de elementos perforados, materiales absorbentes y monolitos. Las limitaciones y deficiencias encontradas en los modelos de onda plana evidencian la necesidad de disponer de herramientas de modelado multidimensional, válidas a altas frecuencias y para geometrías de silenciadores y catalizadores sin dimensiones predominantes.Se aplica el método de elementos finitos a la resolución de la ecuación de ondas convectiva, mediante la formulación en presión, en el interior de silenciadores con material absorbente. Se estudia detalladamente el acoplamiento entre subdominios conectados mediante elementos perforados en el interior del silenciador. También se analiza el efecto del flujo medio en la impedancia acústica, prestando especial atención a las diferentes condiciones a satisfacer por el campo acústico. Por ello, se aplican las condiciones de continuidad de velocidad y desplazamiento y se comparan los resultados proporcionados por ambas con medidas experimentales.La capacidad que posee el método de elementos finitos para abordar geometrías arbitrarias es el motivo por el que también se aplica dicho método en el modelado acústico de catalizadores comerciales de automoción. Para el modelado acústico del catalizador se recurre a dos metodologías: (1) el modelo 3D conductos/3D monolito, utilizado en la bibliografía, en el que la aplicación del método de elementos finitos implica el cálculo del campo acústico tridimensional en el catalizador completo, y (2) el modelo 3D conductos/1D monolito, propuesto en la Tesis, en el que se sustituye el monolito por una matriz de transferencia que asume una propagación unidimensional en su interior. Se comparan los resultados obtenidos mediante ambas metodologías con medidas experimentales, mostrando que la técnica propuesta da lugar a predicciones más ajustadas a la experimentación. Posteriormente, se extiende el modelo 3D conductos/1D monolito para incluir catalizadores con presencia de flujo medio en los i ii capilares.En respuesta al alto coste computacional asociado al método de elementos finitos se desarrollan herramientas analíticas tridimensionales de modelado mediante el método de ajuste modal. El desarrollo de dichas herramientas se basa en e...

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A finite element analysis of the impedance properties of irregular shaped cavities with absorptive boundaries

Joppa

Fyfe

1978

Journal of Sound and Vibration

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Use of finite element techniques in the determination of the acoustic properties of turbofan inlets

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Accuracy and Stability of Finite Element Schemes for the Duct Transmission Problem

Accuracy and Stability of Finite Element Schemes for the Duct Transmission Problem

Contribución al modelado acústico de la línea de escape en motores de combustión. Aplicación a silenciadores y catalizadores

A finite element analysis of the impedance properties of irregular shaped cavities with absorptive boundaries

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