Aeroacoustic Optimization of Rotors Using a Vortex Particle Method Solver

Abstract

[ES] Los vehículos de movilidad aérea urbana, en particular los eVTOL, han demostrado recientemente su potencial para revolucionar el sector aeroespacial en el futuro próximo. Sin embargo, estos conceptos presentan actualmente problemas de contaminación acústica, lo que repercute en las zonas densamente pobladas en las que están destinados a operar. Las hélices deben diseñarse para minimizar no solo su consumo de energía, sino también su emisión de ruido. El objetivo de este trabajo es evaluar el rendimiento de un solver aerodinámico de fidelidad media basado en el Vortex Particle Method en el proceso de optimización aeroacústica de rotores. Este solver se integra en un bucle de optimización multidisciplinar utilizando la analogía Ffowcs William-Hawkings para la aeroacústica. Una vez completada la herramienta de optimización, se crea y entrena un modelo subrogado para sustituir al solver aerodinamico, lo cual permite una optimización significativamente más rápida. En paralelo a esto, se incluye el análisis de rotores carenados.

[EN] Urban air mobility vehicles, in particular eVTOL, have recently shown their potential to revolutionize the aerospace sector in the near future. However, these concepts currently present noise pollution issues, impacting the densely populated areas in which they are supposed to operate. Propellers must be designed to minimize not only their power consumption, but also their noise emission. The objective of this work is to evaluate the performance of a mid-fidelity aerodynamic solver based on the Vortex Particle Method in the process of aeroacoustic optimization of rotors. This solver is integrated in a multidisciplinary optimization loop using the Ffowcs William-Hawkings analogy for the aeroacoustics. Once the optimization workflow is completed, a surrogate model is created and trained to substitute the aerodynamic solver, allowing for a significantly faster optimization. Parallel to this, the analysis of ducted rotors is included.