Qui, presentiamo un protocollo per misurare, con alta risoluzione spaziale, la pressione superficiale instabile nei flussi turbolenti. Questo metodo dimostra la costruzione di una sonda microfonica remota (RMP) e la determinazione della sua complessa funzione di trasferimento dipendente dalla frequenza. Viene presentata e convalidata una determinazione analitica della risposta dinamica.
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Articolo metodologico
La misurazione della pressione instabile superficie utilizzando una sonda microfono remoto
In questo articolo
Sommario
Abstract
I microfoni sono ampiamente utilizzati per misurare le fluttuazioni di pressione sulle pareti di corpi solidi immersi in flussi turbolenti. I movimenti turbolenti con varie scale di lunghezza caratteristiche possono provocare fluttuazioni di pressione su un'ampia gamma di frequenze. Questa proprietà della turbolenza richiede che i dispositivi di rilevamento abbiano una sensibilità sufficiente su un'ampia gamma di frequenze. Inoltre, le piccole scale di lunghezza caratteristiche delle strutture turbolente richiedono piccole aree di rilevamento e la capacità di posizionare i sensori molto vicini l'uno all'altro. Le complesse geometrie dei corpi solidi, che spesso includono grandi curvature o discontinuità superficiali, richiedono che la sonda abbia la capacità di essere installata in spazi molto limitati. Lo sviluppo di una sonda microfonica remota, che sia economica, coerente e ripetibile, è descritto nella presente comunicazione. Consente la misurazione delle fluttuazioni di pressione con un'elevata risoluzione spaziale e una risposta dinamica su un'ampia gamma di frequenze. La sonda è abbastanza piccola da poter essere posizionata all'interno dei tipici modelli di galleria del vento. La sonda microfonica remota include un tubo piccolo, rigido e cavo che penetra la superficie del modello per formare l'area di rilevamento. Questo tubo è collegato a un microfono standard, a una certa distanza dalla superficie, tramite una giunzione a "T". Viene introdotto un metodo sperimentale per determinare la risposta dinamica della sonda microfonica remota. Inoltre, viene descritto un metodo analitico per determinare la risposta dinamica. Il metodo analitico può essere applicato in fase di progettazione per determinare le dimensioni e le proprietà dei componenti RMP.
Introduzione
Il flusso del fluido su superfici in genere porta a instabilità e turbolenza che si traducono in pressione superficiale instabile (USP). suono indotto dal flusso e le vibrazioni sono spesso il risultato diretto di questa instabilità. Il suono irradiato generato da ventole di raffreddamento, eliche, turbine eoliche e sono dominati da fonti legate alla USP 1. Le misurazioni delle caratteristiche spaziali e temporali di USP nei flussi turbolenti sono generalmente richiesti al fine di prevedere il suono irradiato.
La caratterizzazione statistica di USP viene indicata generalmente in forma di densità automatica-spettrale, due punti ....
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Protocollo
1. Preparazione di esperimenti
- Selezionare un microfono per costruire le RMP. Utilizzare un intervallo di frequenza del microfono all'interno della gamma di frequenza di interesse.
NOTA: In questo esperimento, le fluttuazioni di pressione tra 100 e 10.000 Hz sono di interesse. La gamma di frequenza di misura del microfono selezionato è da 100 a 10.000 Hz. La dimensione del microfono deve essere il più piccolo possibile, anche se non esistono criteri specifici per il formato. - Stimare la risposta sensibilità e la frequenza del sistema RMP utilizzando il metodo analitico descritto in appendice. Regolare la sensibilità di risposta e....
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Risultati
I risultati della taratura da due disegni rappresentativi RMP sono mostrati in questa sezione. Il primo usato un tubo primario 5,35 cm, e la seconda usato un tubo primario 10,4 cm. Le terminazioni dissipative sono 4,75 m di lunghezza per entrambi RMP.
La coerenza tra le fluttuazioni di pressione misurati dal microfono in RMP e dal microfono di riferimento è mostrato nella figura 3. I dati mostrano un valore co.......
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Discussione
La misurazione dell'USP negli esperimenti in galleria del vento è necessaria per molte applicazioni relative all'aeroacustica e alle vibrazioni indotte dal flusso. Rispetto ai metodi esistenti, come i sensori integrati montati a incasso, i PSP o le membrane vibrate, il metodo qui descritto consente di effettuare misurazioni accurate con un'elevata sensibilità alle fluttuazioni di grande entità su un'ampia gamma di frequenze. Ancora più importante, fornisce anche un metodo per le misurazioni USP utilizzando una piccola ar.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata resa possibile attraverso il finanziamento del Office of Naval Research sotto di Grant No. N000141210337, Deborah Nalchajian e Ronald Joslin.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Microfono | ACO Pacific (http://www.acopacific.com/) | 7016 | Utilizzato per misurare la pressione sonora e calibrare l'RMP come riferimento. |
| Microfono | Knowles (http://www.knowles.com/eng) | FG-23629-C36 | Utilizzato per misurare la fluttuazione della pressione come parte dell'RMP. |
| Tubo Microbore | Saint-gobain (http://www.biopharm.saint-gobain.com/en/index.asp) | Tygon ND 100-80 | Utilizzato per dissipare le onde sonore come terminazione di dissipazione. |
| Microgruppo di tubi ipodermici | (http://www.microgroup.com/) | 304H21RW | Utilizzato per collegare il rubinetto di superficie e consentire alla fluttuazione della pressione superficiale di convezione verso il microfono nel RMP sotto forma di suono. |
| Microgruppo di tubi ipodermici | (http://www.microgroup.com/) | 304H14H | Utilizzato per ridurre l'effetto dissipativo e consentire alla fluttuazione della pressione superficiale di convezione verso il microfono nell'RMP sotto forma di suono. |
| plexiglass | Plaskolite (http://www.plaskolite.com/) | 1X76204A | Utilizzato per realizzare culle che possono collegare il tubo e il microfono per l'RMP. |
| Chassis di acquisizione dati | National Instruments (http://www.ni.com/) | PXI-1006 | Per l'acquisizione dati. |
| National | Instruments (http://www.ni.com/) | PXI-4472 | per l'acquisizione dati. |
| Generatore | di funzioni thinkSRS (http://www.thinksrs.com/) | DS360 | Per generare un segnale di rumore bianco. |
| Pistonphone | B& K (http://www.bksv.com/) | 4228 | Per generare onde sinusoidali a frequenza costante che verranno utilizzate per calibrare il microfono di riferimento. |
| Altoparlante | Mackie (http://www.mackie.com/index.html) | HD1531 | Utilizzato per convertire il segnale elettrico di rumore bianco in suono. È la sorgente sonora per la calibrazione dell'RMP. |
| MatLab | Mathworks (http://www.mathworks.com/) | Utilizzato per elaborare dati sperimentali. | |
| LabVIEW | National Instruments (http://www.ni.com/) | Utilizzato per il controllo dell'hardware per l'acquisizione dei dati e la registrazione dei dati. |
Riferimenti
- Blake, W. K. Mechanics of Flow-induced sound and vibration. , Academic Press. Orlando, FL. (1986).
- Schloemer, H. Effects of pressure gradients on turbulent-boundary-layer wall-pressurefluctuations. J Acoust Soc Am. 42 (1), 93-113 (1967).
- Willmarth, W., Wooldridge, C.
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Ristampe e permessi
