Resumo

O presente trabalho considera a previsão numérica do campo acústico gerado por jatos turbulentos subsônicos. Em função das características totalmente diferentes dos campos acústico e do escoamento, adota-se uma metodologia híbrida realizada em duas etapas. A primeira consiste na solução prévia dos campos instantâneos do escoamento turbulento (velocidade e pressão) através da Simulação de Grandes Escalas (SGE), com o modelo de sub-malha de Smagorinsky. Na segunda etapa avalia-se a pressão sonora para diferentes posições de observador usando a analogia acústica de Lighthill, implementada em rotinas desenvolvidas no trabalho. A analogia de Lighthill é representada por uma equação de onda não homogênea, cujo termo de não homogeneidade é função do campo instantâneo de velocidade e da massa especifica na região compreendida pelo escoamento. Assim, o campo de velocidade determinado a partir da resolução das equações de Navier-Stokes filtradas da SGE fornece, em última instância, os dados necessários para a avaliação da fonte sonora do ruído. Uma geometria de jato plano é escolhida para a análise, considerando-se três níveis de velocidade, representados pelos números de Reynolds iguais a 400, 3.000 e 7.200. Resultados de grandezas médias são apresentados, tais como perfis de velocidade, perfis de tensões de Reynolds e campo de intensidade turbulenta. Além disto, campos instantâneos de vorticidade e de viscosidade turbulenta de sub-malha são também disponibilizados para ilustrar a natureza transiente e assimétrica do escoamento. Resultados do espectro de freqüência da pressão sonora são obtidos para várias posições do observador, nas diferentes condições de velocidade do jato. Em linhas gerais, os resultados demonstram ser fisicamente consistentes, sendo a lei do inverso da distância rigorosamente observada. A pressão sonora apresenta em quase todos os casos um espectro de freqüência característico de ruído branco, típico do ruído gerado por escoamentos turbulentos. A metodologia possui potencial para desenvolvimentos futuros. Parte desses desenvolvimentos deveria considerar a redução de ruído espúrio, decorrente de erros de truncamento e pelo uso de condições de contorno de caráter reflexivo na resolução dos jatos.

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