بررسی تجربی نویز لبه فرار لایه مرزی آشفته با استفاده از اندازه گیری فشار ناپایای سطح

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا/ دانشگاه یزد

2 هیلت علمی-دانشگاه یزد

3 دانشجوی دکتری/ دانشگاه یزد

چکیده

ضرورت کاهش صدای نامطلوب ناشی از هواپیماها، توربین های بادی و فن ها، باعث ایجاد علاقه مندی زیادی در رابطه با شناسایی منابع نویز اینگونه وسایل شده است. نویز لبه فرار لایه مرزی آشفته یکی از منابع اصلی نویز آیرودینامیکی بوده و در دهه های گذشته مطالعات گسترده ای روی آن انجام گرفته است. بررسی ها نشان داده که طیف فشار سطح، طول مشخصه نوسانات فشار سطح در راستای دهانه بال و سرعت جابجایی ادی ها در محدوده لبه فرار پارامترهای مهمی در تعیین نویز دوردست ناشی از لبه فرار هستند. در مطالعه حاضر جهت اندازه گیری پارامترهای فوق، یک صفحه تخت مجهز به سنسورهای فشار سطحی در دو راستای جریان و دهانه بال طراحی و ساخته شده است. همچنین از میکروفون های کوچک کندانسوری FG-23329-P07 به عنوان سنسور فشار ناپایا استفاده شده است. کلیه آزمایش ها در تونل باد مادون صوت دانشگاه یزد و در سه سرعت 10، 15 و 20 متر بر ثانیه انجام گرفته است. طول مشخصه در راستای دهانه مدل و سرعت جابجایی ادی ها به ترتیب از طریق داده برداری همزمان فشار ناپایای سطح در نقاط مختلف در راستای دهانه مدل و در راستای جریان و با استفاده از چگالی طیفی متقابل محاسبه شده است. نتایج حاصله، شامل طیف فشار سطح، توابع همدوسی طولی و عرضی و سرعت جابجایی ادی ها، اطلاعات زیادی در رابطه با ساختار جریان در لایه مرزی آشفته فراهم نموده است. نتایج نشان می دهد که بهترین اجتماع داده های طیف فشار سطح در محدوده فرکانس های پایین و فرکانس های میانی و بالا به ترتیب به ازای استفاده از مقیاس های لایه مرزی خارجی و داخلی حاصل خواهد شد. همچنین توابع همدوسی طولی و عرضی، به ترتیب اطلاعات مناسبی از طول عمر (و یا برعکس آن، فروپاشی) ادی ها و ابعاد فیزیکی آن ها ارائه می دهد. در نهایت با استفاده از مدل تحلیلی امیت - راجر، نویز لبه فرار صفحه تخت در دوردست پیش بینی شده که نتایج نشان دهنده کارایی مناسب این مدل در پیش بینی نویز لبه فرار لایه مرزی آشفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of trailing edge noise by measuring unsteady surface pressures

نویسندگان [English]

  • abbas afshari 1
  • Ali Akbar Dehghan 2
  • mohammad farmani 3
1 phd student / yazd university
3 phd student/ yazd university
چکیده [English]

Requirement of reducing undesirable noise from airplanes, wind turbines blades and fans resulted in the identification of noise sources of such equipment in many research works. Turbulent boundary layer trailing edge (T.E.) noise is one of the main sources of aerodynamic noise and extensive studies have been conducted on it during the past decades. Previous studies have shown that surface pressure spectra, the spanwise length scale of the SPFs and eddy convection velocity in the T.E. region are crucial quantities in determination of the far-field trailing edge noise. In the present study, for measuring these parameters and hence predicting the far-field trailing edge noise, a flat-plate model is designed and built. The flat plate is equipped with several streamwise and spanwise miniature condenser microphones, FG-23329-P07, acting as surface pressure transducers. All the experiments were carried out in a subsonic wind tunnel for three free-stream velocities: 10, 15 and 20 m/s. The spanwise length scale and eddy convection velocity are calculated by simultaneously measuring of unsteady surface pressure respectively in both streamwise and spanwise directions and using cross spectral density. The experimental results, including the surface pressure spectra, longitudinal and lateral coherence and eddy convection velocity provide many information about the flow field structure in the turbulent boundary layer. The results also show that the best collapses in the surface pressure spectra at low frequency and middle to high frequencies can be obtained by using outer and inner layer scales respectively. Furthermore, the longitudinal and lateral coherences can provide adequate information about the lifespan (or, inversely, the decay) of the eddies and their physical size. Finally, the trailing edge noise from flat plate has been predicted by using the analytical Amit-Roger model and results show the effectiveness of this model for prediction of far-field turbulent boundary layer trailing edge noise.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Trailing edge noise
  • Turbulent boundary layer
  • Surface pressure spectra
  • Eddy convection velocity
  • Spanwise length scale