Sviluppo preliminare di una metodologia per analisi aeroacustiche mediante software CONVERGE ™ = Preliminary development of a methodology for aeroacoustic analysis using CONVERGE ™ software

L’aeroacustica è una sottodisciplina dell’acustica che studia i meccanismi di generazione e propagazione del rumore di un flusso comprimibile per opera del moto turbolento. Negli ultimi anni si è visto un crescente interesse nello studio di questo fenomeno, specialmente in campo aeronautico, con conseguente sviluppo di metodologie per predire il rumore aerodinamico. Il presente lavoro si concentra nello sviluppo preliminare di una metodologia per analisi aeroacustiche in CONVERGE, un programma di simulazione CFD 3D, il quale si distingue per via della sua capacità di poter realizzare la mesh in modo automatico. I parametri acustici e aeroacustici possiedono degli ordini di grandezza estremamente piccoli rispetto alle variabili medie di un flusso, di conseguenza il grado di precisione richiesto è elevato e l’utilizzo di un programma che permetta di ridurre al minimo i costi computazionali è di fondamentale importanza in ambito industriale. In fase di sviluppo della metodologia sono stati effetuati diversi test con lo scopo di investigare le proprietà e le funzionalità disponibili di CONVERGE. Si è partiti con una verifica base testando un caso semplice come il monopolo acustico, per poi concentrare l’attività su un getto 3D. La simulazione aeroacustica desiderata prevede dei domini di estensione limitata, con condizioni al contorno che permettano di emulare la radiazione di campo aperto con una risoluzione spaziale e temporale adeguata per minimizzare i costi computazionali. Il test di verifica delle funzionalità applicato al caso semplice del monopolo ha portato i risultati previsti descrivendo correttamente l’evoluzione dell’acustica nel dominio. L’indagine del getto 3D si è focalizzata sulla forma del dominio di calcolo e l’implementazione di funzionalità che evitino la riflessione di onde spurie nel dominio, come le Navier Stokes Characteristics Boundary Conditions oppure gli sponge layers. I risultati ottenuti sono promettenti ma il campo acustico presenta componenti di rumore o dissipazione numerica non desiderata. Possibili studi futuri prevedono un’investigazione sui fenomeni di dissipazione numerica causati dalla mesh e dai modelli numerici con lo scopo di migliorare la descrizione del fenomeno aeroacustico.