Optimizing an acoustic liner by automatic differentiation of a compressible flow solver
Optimisation d'un liner acoustique par différenciation automatique d'un solveur d'écoulement compressible
Résumé
The attenuation power of an acoustic liner is optimized by unsteady compressible flow simulations that model the presence of the liner with a time-domain impedance boundary condition (TDIBC). Two test cases are considered: a one-dimensional impedance tube and a two-dimensional grazing incidence tube. The impact of the liner on the pressure field is tuned through various TDIBC parameters imposed at the boundary where the liner surface is located. Automatic differentiation of the direct numerical simulation (DNS) code yields the gradients of the time-integrated pressure perturbations with respect to the TDIBC parameters. The gradients are subsequently used in an iterative process that minimizes the perturbations at a given location. In both test cases considered, TDIBC parameters are found which are more effective at attenuating perturbation frequencies other than those the initial TDIBC is designed to cancel. Finally, a sensitivity analysis reveals the importance of the choice of the initial TDIBC parameters for finding optimized settings. Our results pave the way to a wider application of the presented procedure in more complex problems with bulk flow motion and larger perturbation amplitudes.
Le pouvoir d'atténuation d'un liner acoustique est optimisé grâce à des des simulations d'écoulement compressible instationnaires qui modélisent la présence du revêtement par une condition limite d'impédance dans le domaine temporel (TDIBC). Deux cas d'essai sont considérés : un tube à impédance unidimensionnel et un tube à incidence rasante bidimensionel. L'impact du revêtement sur le champ de pression est modulé par différents paramètres TDIBC imposés à la frontière où se trouve la surface du revêtement. La différenciation automatique du code de simulation numérique directe (DNS) donne les gradients des perturbations de pression intégrées dans le temps par rapport aux paramètres TDIBC. Les gradients sont ensuite utilisés dans un processus itératif qui minimise les perturbations mesurées à un endroit donné. Dans les deux cas d'essai considérés, on trouve des paramètres TDIBC qui sont plus efficaces dans l'atténuation de fréquences de perturbation autres que celles pour lesquelles la TDIBC a été initiallement conçue. Enfin, une analyse de sensibilité révèle l'importance du choix des paramètres initiaux de la TDIBC pour trouver des réglages optimaux. Nos résultats ouvrent la voie à une application plus large de la procédure présentée, notamment sur des problèmes plus complexes avec un écoulement porteur et des amplitudes de perturbation plus importantes.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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