การทบทวนงานวิจัยด้านอากาศพลศาสตร์เสียงเชิงคำนวณของใบพัดอากาศยานไร้คนขับความเร็วต่ำ และแนวโน้มการลดเสียงรบกวนของใบพัดครอบ

บทคัดย่อ

อากาศยานไร้คนขับ (UAV) ที่ทำงานในย่านความเร็วต่ำมักถูกนำมาใช้ในภารกิจทางทหาร เช่น การลาดตระเวนและสอดแนม ซึ่งมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการควบคุมเสียงจากใบพัดเพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจจับ เสียงจากใบพัดสามารถแบ่งได้เป็นเสียงโทนัล (Tonal noise) ที่สัมพันธ์กับความถี่ของการผ่านใบพัด (Blade Passing Frequency: BPF) และเสียงบรอดแบนด์ (Broadband noise) ที่เกิดจากกระแสวนที่ปลายใบพัด (Tip vortex) บทความนี้เป็นการทบทวนแนวทางและความก้าวหน้าจากงานวิจัย การคำนวณอากาศพลศาสตร์เสียง (Computational Aeroacoustics) ที่ใช้ในการวิเคราะห์เสียงสำหรับใบพัดความเร็วต่ำ โดยบทความนี้มุ่งเน้นไปที่เทคนิคที่ใช้ในการคำนวณ ได้แก่ แบบจำลองความปั่นป่วนที่สำคัญ ได้แก่ Reynolds-Averaged Navier–Stokes (RANS), Large Eddy Simulation (LES) และ Hybrid RANS–LES ซึ่งแต่ละแบบจำลองให้ความละเอียดและต้นทุนการคำนวณที่แตกต่างกัน นอกจากนี้สมการที่ใช้ในการทำนายเสียงมีความน่าเชื่อถือหลายระดับ (Multi-Fidelity) ที่ใช้ในปัจจุบันได้ถูกกล่าวถึงในบทความนี้ เช่น แบบจำลองของ Lighthill และ Ffowcs Williams–Hawkings (FW–H) รวมถึงเทคนิคการวิเคราะห์ผลลัพธ์ เช่น การหาสเปกตรัมความถี่ ระดับความดันเสียง (SPL) และรูปแบบการกระจายเสียงรอบใบพัด นอกจากนั้นในบทความนี้ได้มีการกล่าวถึง ใบพัดครอบ (Shrouded Rotor) ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของใบพัดที่สามารถลดความแรงของกระแสวนปลายใบพัด เพิ่มประสิทธิภาพการขับเคลื่อน และช่วยลดระดับเสียงโดยรวมของอากาศยานไร้คนขับ