Airframe shielding of engine radiated noise : a numerical approach

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1 Aifame shielding of engine adiated noise : a numeical aoach Stéhane Lemaie DASSAULT AVIATIO Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data.

2 Plan Falcon ets secific backgound ew ediction tools in Dassault Aviation Eamle of engine noise shielding Conclusion and esectives DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 2

3 Falcon ets secific backgound Moe and moe stingent noise constaints aound aiots : deend on aiots the close to dense inhabited aeas, the stonge the constaints night cufews at some aiots fines if maimum authoized levels ae not esected Ou customes seek fleibilit in tem of da slots and oeate at communit aiots whee the noise constaints ae the stongest Challenge fo enginees to coe with these equiements, noise citeion must be consideed at eal stages of A/C design DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 3

4 ew ediction tools in Dassault Aviation Lage effot to develo innovative noise ediction tools bette handling ealistic A/C configuations nacelle geomet, fuselage and wing shielding ; including acoustic teatment ecisel. Alications Falcon aicafts ; SSBJ oects ; milita aicafts. Cuent caacit engine noise shielding at A/C oeating conditions ; elative influence of shielding sufaces and acoustic teatment on the engine adiated noise. DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 4

5 Engine noise shielding The Helmholtz equation is solved using suface discetization BEM et int Γ V 2 ω + 0 inside V 2 c 0 on if had wall Γ n iω o - on Γ n Z ω Outgoing sheical waves in the fa - field Sommefeld condition inc inc + sc line is the inut souce tem, if sc is the unknown DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 5

6 6 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 i ds ds n n G k ds ds ot ot G ds n, 1,, i 2 1 i i inc K + Γ Γ Γ Γ Γ Engine noise shielding Finite element discetization P1 shae functions : sc 1 e : Had wall case B AX X 1, with

7 Engine noise shielding Acoustic souces Incident essue field geneated b modal monooles o dioles ψ Ω z E : dioles Q inc m R, z, ψ, t, z π m π Q m,ze cosψ ' + z im Ωt ψ cos mψ ' z1 + ikr e 3 R 2 ikr dψ ' DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 7

8 Engine noise shielding SPECTRE 90 in house code Ve fast and obust BEM imlementation : modula aoach ; accuate numeical scheme ; aallel mati assembl. Out of coe linea solve : oblem size is onl limited b disk stoage caacit cuent caacit > dof ; Efficient etenal e and ost ocessing in MATLAB envionment. DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 8

9 Engine noise shielding Comaison of noise levels emitted b the side and cental engines of a Falcon aicaft DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 9

10 Comaison of noise levels emitted b the side and cental engines of a Falcon aicaft Assumtions fo numeical edictions : onl one fequenc is consideed : fan blade assing fequenc BPF 2.5 khz ; acoustic teatment in the inlet fo the side engines ; no mean flow effect ; all the comaisons ae made elativel with the same diole souces, onl the geometies o the acoustic teatment diffe ; the engine aft adiation is not consideed ; onl cut-on modes ae taken into account, all caing the same amount of eneg ; DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 10

11 noise diectivities ae comuted along a efeence fling ath at aoach : 3 H120m θ DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 11

12 Side engine : effect of acoustic teatment and wing shielding Acoustic intensit acoustic teatment, no wing shielding no wing shielding, no teatment db 55 SPL db θ Font acoustic teatment and wing shielding θ Above mic DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 12

13 Effect of cental engine nacelle geomet 65 Acoustic intensit side engine SPL db cente engine SDUCT Font θ Above mic Small effect of SDUCT geomet on noise adiation DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 13

14 Cental engine : effect of fuselage shielding no teatment Acoustic intensit 65 with fuselage shielding without fuselage shielding db SPL db θ Font θ Above mic DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 14

15 Comaison between side engines adiation and cental engine adiation with shielding and acoustic teatment 65 Acoustic intensit SPL db side engines 2 cental engine 30 Font θ Above mic DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 15

16 Conclusion and esectives Efficient imlementation of BEM in SPECTRE 90 code ; Pelimina alication to a FALCO aicaft : engine noise aifame shielding : The additional length of the cente nacelle Sduct has a ve small effect on the acoustic levels comaed to shielding effects and acoustic teatment effect ; At the aoach condition, the cente engine is less nois without teatment than the side engines with teatment stong fuselage shielding of the cente engine adiation. Results to be comaed with eeimental data static and flight tests; Investigation of new engine installation concets in ogess e : ACRE oect. DGT/DTIAE CEAS woksho / Budaest - 11/12 ov 2004 Ce document est la oiété intellectuelle de DASSAULT AVIATIO. Il ne eut ête utilisé, eoduit, modifié ou communiqué sans son autoisation. DASSAULT AVIATIO Poieta Data. 16