Aeroacústica computacional

Aeroacústica Computacional, em inglês (Computational Aero Acoustics, ou CAA), é a simulação direta de campos acústicos gerado por interações entre escoamentos aerodinâmicos e os respectivos ruídos gerados. Direto significa que os cálculos computacionais são feitos apenas com base em fundamentos físicos básicos, sem a adição de resultados experimentais ou de conjecturas heurísticas. Com o rápido desenvolvimento da capacidade computacional e da formulação matemática aeroacústica esta área de estudo tem sofrido espetaculares avanços na última década.

Métodos

Simulação Numérica Direta(DNS)

Simulação Numérica Direta com sigla em inglês DNS, é uma técnica de solução das equações de Navier-Stokes compressíveis, utilizada para simular simultaneamete o escoamento aerodinâmico e o campo acústico. Tais simulações requerem métodos numéricos de alta ordem devido às grandes diferenças entre as escalas referentes ao escoamento aerodinâmico e ao campo acústico.

Aproximação Híbrida

Este tipo de aproximação permite o uso de dois métodos diferentes para resolver-se um problema aeroacústico. O primeiro deles é dedicado a resolver parâmetros ligados ao escoamento e com posse de tais parâmetros utiliza-se um segundo código dedicado à solução dos campos acústicos. Tanto técnicas de solução de problemas estacionários (RANS, SNGR(Stochastic Noise Generation and Radiation), etc.) e não estacionários (DNS, LES, DES, URANS, etc.) podem ser utilizadas. Já a propagação acústica pode ser calculada utilizando-se os seguintes métodos:

Analogias de Lighthill
FW-H
Integral de Kirchhoff
Equações Linearizadas de Euler

Referências

Ffowcs Williams, J. E., and Hawkings, D. L., "Sound Generated by Turbulence and Surfaces in Arbitrary Motion", Philosophical Transactions of the Royal Society, Vol. A264, 1969, pp. 321-342

C. K. W. Tam, and J. C. Webb, "Dispersion-Relation-Preserving Finite Difference Schemes for Computational Acoustics", Journal of Computational Physics, Vol. 107, 1993, pp. 262-281