Rotor fluid and noise computational prediction and analysis for eVTOL in a UAM context

The constant increase of the number of people living in urban areas is showing the limits of the current transport system. Urban Air Mobility (UAM) has the potential to address these issue by providing smarter, greener, more integrated and sustainable mobility solutions. The vehicles that are best suited to compose the expected traffic in UAM are eVTOL (electric Vertical Take-Off and Landing) vehicles. They usually provide multiple small rotor units to generate the propulsion. The possibility to place the propulsion units almost everywhere leads to a lot of advantages, but also needs the necessity to investigate the flow near each rotor, and to study the interaction phenomenon. Also, even if the noise is reduced by eliminating internal combustion engines and mechanical transmissions, a noise source is still present due to the blade aerodynamics. Then, since the UAM require a noise control to be applicable, also a noise investigation is essential. This work has the goal to conduct a flow prediction for an isolated rotor with an highfidelity CFD code, i.e. ROSITA, and to conduct a noise prediction for the same configuration in order to construct a noise directional map around the rotor. This last prediction is carried out with an integral code, i.e. ROCAAP, that uses the ROSITA output to compute the acoustic pressure.

Il costante aumento del numero di persone che vivono in aree urbane sta evidenziando i limiti dell’attuale sistema di trasporto. L’Urban Air Mobility (UAM) ha il potenziale per affrontare questi problemi fornendo soluzioni di mobilità più intelligenti, ecologiche, integrate e sostenibili. I veicoli più adatti a comporre il traffico previsto dall’UAM sono i veicoli eVTOL (electric Vertical Take-Off and Landing). Questi solitamente sono dotati di diverse piccole unità rotoriche per generare la propulsione. La possibilità di posizionare le unità di propulsione quasi ovunque comporta molti vantaggi, ma presenta anche la necessità di indagare il flusso vicino a ciascun rotore e di studiare i fenomeni di interazione. Inoltre, anche se il rumore viene ridotto grazie all’eliminazione dei motori a combustione interna e delle relative trasmissioni meccaniche, è comunque presente una fonte di rumore dovuta all’aerodinamica della pala. Dunque, poiché l’UAM richiede un controllo del rumore per essere applicabile, è essenziale effettuare anche un’indagine sul rumore prodotto. Questo lavoro ha l’obiettivo di condurre una previsione del flusso di un rotore isolato con un codice CFD ad alta fedeltà, ovvero ROSITA, e di condurre una previsione del rumore della stessa configurazione al fine di costruire una mappa direzionale del rumore attorno al rotore. Quest’ultima previsione viene fatta attraverso un codice integrale, ovvero ROCAAP, che utilizza i dati calcolati in ROSITA per stimare la pressione acustica.