Aqui, apresentamos um protocolo para medir, com alta resolução espacial, a pressão superficial instável em escoamentos turbulentos. Este método demonstra a construção de uma sonda de microfone remoto (RMP) e a determinação de sua função de transferência complexa e dependente da frequência. Uma determinação analítica da resposta dinâmica é apresentada e validada.
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Artigo de método
A medição da pressão de superfície instável Usando um microfone sonda remota
Neste artigo
Resumo
Resumo
Os microfones são amplamente aplicados para medir flutuações de pressão nas paredes de corpos sólidos imersos em fluxos turbulentos. Movimentos turbulentos com várias escalas de comprimento características podem resultar em flutuações de pressão em uma ampla faixa de frequência. Essa propriedade da turbulência requer que os dispositivos sensores tenham sensibilidade suficiente em uma ampla faixa de frequências. Além disso, as pequenas escalas de comprimento características de estruturas turbulentas requerem pequenas áreas de detecção e a capacidade de colocar os sensores muito próximos uns dos outros. As geometrias complexas dos corpos sólidos, muitas vezes incluindo grandes curvaturas ou descontinuidades da superfície, exigem que a sonda tenha a capacidade de ser configurada em espaços muito limitados. O desenvolvimento de uma sonda de microfone remoto, que é barata, consistente e repetível, é descrito na presente comunicação. Ele permite a medição de flutuações de pressão com alta resolução espacial e resposta dinâmica em uma ampla faixa de frequências. A sonda é pequena o suficiente para ser colocada no interior de modelos típicos de túnel de vento. A sonda do microfone remoto inclui um tubo pequeno, rígido e oco que penetra na superfície do modelo para formar a área de detecção. Este tubo é conectado a um microfone padrão, a alguma distância da superfície, usando uma junção em "T". Um método experimental é introduzido para determinar a resposta dinâmica da sonda do microfone remoto. Além disso, é descrito um método analítico para determinar a resposta dinâmica. O método analítico pode ser aplicado na fase de projeto para determinar as dimensões e propriedades dos componentes RMP.
Introdução
O fluxo de fluido sobre as superfícies em geral conduz a instabilidade e turbulência que resultará em pressão superfície instável (USP). som induzida por fluxo e vibração são muitas vezes um resultado direto deste desequilíbrio. O som irradiado gerado por ventiladores, hélices e turbinas eólicas são dominados por fontes relacionadas com a USP 1. As medições das características espaciais e temporais da USP em escoamentos turbulentos são geralmente necessários, a fim de prever o som irradiado.
A caracterização estatística da USP é administrado geralmente sob a forma de densidade auto-espectral, de dois pontos densidades multi-esp....
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Protocolo
1. Preparação de Experimentos
- Escolha um microfone adequada para construir o PGR. Usar uma gama de microfone a frequência dentro da gama de frequências de interesse.
NOTA: Neste experimento, as flutuações de pressão entre 100 e 10.000 Hz são de interesse. A gama de frequência seleccionada o microfone de medição é de 100 a 10000 Hz. O tamanho do microfone deve ser tão pequeno quanto possível, embora não existem critérios específicos para o tamanho. - Estimar a sensibilidade e frequência de resposta do sistema PGR utilizando o método analítico descrito no apêndice. Ajustar a sensibilidade e a frequência de resposta da PGR variando as di....
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Resultados
Os resultados da calibração de dois modelos representativos RMP são mostrados nesta seção. O primeiro é usado um 5.35 cm tubo primário, eo segundo é usado um 10,4 cm tubo primário. As terminações dissipativas são 4,75 m de comprimento para ambos os RMP.
A coerência entre as flutuações de pressão medidos pelo microfone no PGR e pelo microfone de referência é mostrado na Figura 3. Os dados mostram um valor próxi.......
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Discussão
A medição da USP em experimentos em túnel de vento é necessária para muitas aplicações relacionadas à aeroacústica e vibrações induzidas por fluxo. Em comparação com os métodos existentes, como sensores embutidos embutidos, PSP ou membranas vibradas, o método descrito aqui permite medições precisas com alta sensibilidade a flutuações de grande magnitude em uma ampla faixa de frequências. Mais importante, ele também fornece um método para medições USP usando uma pequena área de detecção que minimiza os efeitos de média es.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecimentos
Esta pesquisa foi possível através do financiamento do US Office of Naval Research, Grant No. N000141210337, Deborah Nalchajian e Ronald Joslin.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Microfone | ACO Pacific (http://www.acopacific.com/) | 7016 | Usado para medir a pressão sonora e calibrar o RMP como referência. |
| Microfone | Knowles (http://www.knowles.com/eng) | FG-23629-C36 | Usado para medir a flutuação de pressão como parte do RMP. |
| Tubulação Microbore | Saint-gobain (http://www.biopharm.saint-gobain.com/en/index.asp) | Tygon ND 100-80 | Usado para dissipar as ondas sonoras como uma terminação de dissipação. |
| Tubo hipodérmico | MicroGroup (http://www.microgroup.com/) | 304H21RW | Usado para conectar a torneira de superfície e permitir que a flutuação da pressão superficial seja convectiva para o microfone no RMP na forma de som. |
| Tubo hipodérmico | MicroGroup (http://www.microgroup.com/) | 304H14H | Usado para reduzir o efeito dissipativo e permitir que a flutuação da pressão superficial seja convectiva para o microfone no RMP na forma de som. |
| plexiglass | Plaskolite (http://www.plaskolite.com/) | 1X76204A | Usado para fazer berços que podem conectar a tubulação e o microfone para o RMP. |
| Chassi de aquisição de dados | National Instruments (http://www.ni.com/) | PXI-1006 | Para aquisição de dados. |
| Canal de aquisição de dados | National Instruments (http://www.ni.com/) | PXI-4472 | Para aquisição de dados. |
| Gerador | de funções thinkSRS (http://www.thinksrs.com/) | DS360 | Para gerar sinal de ruído branco. |
| Pistonphone | B& K (http://www.bksv.com/) | 4228 | Para gerar ondas senoidais com frequência constante que serão usadas para calibrar o microfone de referência. |
| Alto-falante | Mackie (http://www.mackie.com/index.html) | HD1531 | Usado para converter o sinal de ruído branco elétrico em som. É a fonte sonora para calibrar o RMP. |
| MatLab | Mathworks (http://www.mathworks.com/) | Usado para processar dados experimentais. | |
| LabVIEW | National Instruments (http://www.ni.com/) | Usado controla o hardware para aquisição de dados e registra os dados. |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
