Comptes Rendus
Multiple-scale modelling of acoustic sources in low Mach-number flow
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 9, pp. 706-712.

The main difficulty in the calculation of sound generated by fluid flow at low Mach numbers is the occurrence of different scales. The fluid flow is characterized by small spatial structures containing a large amount of energy that may propagate with a small convective velocity, such as small vortices in a turbulent flow. The radiated acoustic waves have small amplitudes and carry a small amount of energy, but have a long wavelength due to their fast propagation velocity. In this paper a perturbation method is used to calculate noise generation and propagation in combination with fluid flow based on the incompressible equations. The idea for the numerical modelling is to introduce a fine grid for the resolution of the fluid flow that is embedded into a larger acoustical domain with a coarse grid adapted to the long wavelength acoustics. To get an appropriate restriction of the acoustic source terms from the fine CFD-grid to the coarse CAA-grid, a multi-scale expansion with one time and two space scales is introduced.

La difficulté principale du calcul du son généré par les écoulements à bas nombre de Mach est l'apparition de différentes échelles. L'écoulement est caractérisé par des petites échelles contenant beaucoup d'énergie qui se propagent avec une vélocité petite comparé aux des ondes acoustiques qui se propagent avec la célérité du son mais qui ne contiennent que peu d'énergie. Dans ce papier une méthode de perturbation est utilisée afin de calculer la génération et la propagation du son d'un écoulement décrit par des équations incompressibles. L'idée pour la modélisation numérique est d'introduire un maillage fin pour l'écoulement qui est plongé dans un domaine acoustique plus grand avec un maillage grossier adapté à l'échelle acoustique. Afin d'obtenir une restriction des termes de source acoustiques du maillage fin de l'écoulement au maillage grossier acoustique, une expansion multi-échelle avec une échelle en temps et deux échelles en espace est introduite.

Published online:
DOI: 10.1016/j.crme.2005.07.010
Keywords: Acoustics, Acoustic source modelling, Low Mach number flows, Multi-scale asymptotic analysis
Mot clés : Acoustique, Modélisation des sources acoustiques, Écoulements à faible nombre de Mach, Analyse asymptotique multi-échelles

Claus-Dieter Munz 1; Roland Fortenbach 1; Michael Dumbser 1

1 Institut für Aerodynamik und Gasdynamik, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 21, 70550 Stuttgart, Germany
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Claus-Dieter Munz; Roland Fortenbach; Michael Dumbser. Multiple-scale modelling of acoustic sources in low Mach-number flow. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 9, pp. 706-712. doi : 10.1016/j.crme.2005.07.010. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2005.07.010/

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Cited by Sources:

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