Uzak Mikrofon Probe kullanarak Kararsız Yüzey Basınç Ölçümü

Bu deneysel yöntemin genel amacı, sıvı akışlarına daldırılmış cisimlerin yüzeyleri üzerinde türbülansın neden olduğu basınç dalgalanmalarının yüksek uzamsal çözünürlüklü ölçümünü gerçekleştirmektir. Bu yöntem, akışkanlar dinamiği, aeroakustik ve küçük uzunluktaki ölçeklere sahip türbülanslı hareketlerin neden olduğu kararsız yüzey basıncının uzamsal ve zamansal özellikleri gibi akış kaynaklı yapı titreşimleri alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Uzak mikrofon probu, geniş bir frekans aralığında nispeten yüksek uzamsal çözünürlükle kararsız yüzey basınç alanlarının özellikleri hakkında ayrıntılı bilgi sağlayabilir.

Uzak mikrofon probunu oluşturarak deneylere hazırlanın. Bu birkaç bileşen gerektirir. Bunların başında ilgilenilen frekanslara duyarlı küçük bir mikrofon gelir.

Kalan bileşenlerin boyutu, probun istenen hassasiyetine ve frekans tepkisine bağlıdır. Bu prob, yarım milimetre iç çapa sahip bir uzunlukta paslanmaz çelik boru kullanır. Ayrıca 1,25 milimetre iç çapa sahip uzun bir yumuşak boru parçası gerektirir.

Özel kesilmiş ve delinmiş bir Pleksiglas parçası mikrofon beşiği görevi görecektir. Kızağın bir tarafında, paslanmaz çelik boruyu yerleştirmek için bir delik vardır. Beşiğin diğer ucunda başka bir delik var.

Aynı eksen boyuncadır ve yumuşak boruyu barındırır. Bu iki delik Pleksiglas ile birbirine bağlanır. Üstte, iki eşmerkezli delik vardır.

Daha büyük dış delik mikrofonu tutacaktır. Daha küçük iç delik boşluğa erişir. Bu kesit, beşiğin inşası için bir kılavuz sağlar.

Yan delik çaplarına uyması için gereken konikliğin paslanmaz çelik boru girişine yakın olduğunu unutmayın. Bileşenleri kızağa tutturmak için epoksiyi hazır bulundurun. Mikrofonu alın ve diyaframı kızağa bakacak şekilde yönlendirin ve yerine oturtun.

Yerine oturduğunda, yerine sabitlemek için epoksi uygulayın. Ardından, epoksi ile sabitlemeden önce paslanmaz çelik boruyu kendisi için yapılan açıklığa yerleştirin. Yumuşak boruyu da aynı şekilde yerine takın.

Yumuşak borunun diğer ucunda, boruyu kapatmak için bir tapa kullanın. Kızağa bağlı tüm elemanlarla, bu prob bir deneyde kullanılmaya hazırdır. Ardından, deney için model yüzeyine dikkat edin.

Bu gösteri, hazırlanmış ölçüm noktalarına sahip düz bir plaka kullanır. Bir ölçüm noktasında, yüzeye dik bir açık delik olmalıdır. Delik, probdaki paslanmaz çelik borunun dış çapına sahip olmalıdır.

Deney için model yüzeyini rüzgar tüneline monte edin. Ardından, ölçüm deliğindeki model yüzeyine takmak için bir mikrofon probu alın. Yüzeyin arkasından, mikrofon probunun paslanmaz çelik borusunu deliğe geçirin.

Boru açıklığı ölçüm yüzeyi ile aynı hizada olmalıdır. Tüpü yerine sabitlemek için ölçüm bölgesinin karşısındaki tarafa epoksi uygulayın. Mikrofon probu yerindeyken, parazitik gürültünün sistemi kirletmesini önlemek için etrafını akustik köpükle çevreleyin.

Ardından, probdan gelen yumuşak yankısız tüp ile çalışın. Kapalı ucu rüzgar tünelinin test bölümünden çıkarın. Çevresinden izole etmek için akustik panellerle çevreleyin.

Proba geri döndüğünüzde, mikrofonu rüzgar tünelinin teknik bölümünün dışında bulunan düşük gürültülü bir amplifikatörün girişlerine bağlayın. Ardından, tünelin dışındaki elektronik aksamlara geçin. Düşük gürültülü amplifikatör, veri toplama sistemine bağlanır.

Amplifikatörün kazancını on olarak ayarlayın. Uzak mikrofon probunun kalibrasyonu birkaç ekipman parçası gerektirir. İlk aşama için, pistonlu telefonla birlikte frekanstan bağımsız yanıt veren yüksek kaliteli bir referans mikrofonu kullanın.

Ek olarak, çıkışı veri toplama sistemine bağlı bir amplifikatör bulunmalıdır. Mikrofonu amplifikatörün girişine bağlayın ve giriş ve çıkış kazancını on desibele ayarlayın. Ardından, pistonlu telefonu alın.

Ölçüm için mikrofonu pistonlu telefona takın. Hazır olduğunuzda, pistonlu telefonu açın. Veri toplama sıklığını ve örnek sayısını ayarlamak için veri toplama sistemine dönün.

Kalibrasyon sabitini hesaplamak için referans mikrofondan voltajı almaya ve kaydetmeye başlayın. Kalibrasyon sabiti belirlendikten sonra, mikrofonu pistonlu telefondan çıkarın. Şimdi, mikrofonu modelin yüzeyine taşıyın, mikrofonu, basınç dalgalanmasının ölçüleceği prob tüpü üzerinde yüzeye dik olarak konumlandırmak için bir tutucu kullanın.

Mikrofonu, prob musluğunun merkeziyle ve onun bir milimetre yukarısıyla hizalayın. Sonraki adımlar, bir fonksiyon üretecine bağlı dahili bir amplifikatöre sahip bir hoparlör gerektirir. Hoparlörü modelin yüzeyine yakın ve mikrofondan 2.5 metre uzağa monte edin.

Hoparlör kapalı olmalı ve koni modelin yüzeyine doğru yönlendirilmelidir. Rüzgar tünelinin dışında, fonksiyon jeneratörü ile çalışın. Açın ve sesli sinyal sağlamak için beyaz gürültü seçeneğini kullanın.

Hoparlöre dönün ve amplifikasyon minimumda. Ardından, hoparlörü açın ve ses seviyesini zarar vermeden mümkün olduğunca yükseğe ayarlayın. Veri toplama sistemine geri dönün.

Probun ve referans mikrofonların voltaj çıkışlarından zaman serisi verilerini alın ve kaydedin. Kalibrasyon, bu prosedürün en kritik adımıdır. Başarıyı sağlamak için, transfer fonksiyonunu tahmin etmek için bir model kullanın ve bunu deneysel sonuçlarla karşılaştırın.

Ayrıca, referans mikrofon ve hoparlör de dahil olmak üzere yüksek kaliteli cihazlar kullanın. Bunlar, uzak mikrofon proburada ölçülen basınç dalgalanmaları ile frekansın bir fonksiyonu olarak referans mikrofon arasındaki tutarlılığın grafikleridir. Bu prob sistemi 5.35 santimetre uzunluğunda bir birincil tüpe sahiptir.

Karşılaştırma için, bu prob 10.4 santimetre uzunluğunda bir birincil tüpe sahiptir. İlgilenilen frekans aralığında tutarlılık 0.97'nin üzerindedir. Bu grafikler, aynı iki probdan gelen transfer fonksiyonlarının büyüklüğündedir.

Mavi eğriler deney sonuçlarıdır. Yeşil eğriler teorik tahminlerdir. Dinamik yanıtın tahminleri, frekans aralığının çoğunda doğrudur.

Probdaki küçük sapmalar, orta ve yüksek frekanslardaki anlaşmazlıkları açıklayabilir. Verilerin karşılaştırılması ve yüz kaymasının eğimine ilişkin tahminler, tahminlerin biraz fazla tahmin olduğunu ortaya koymaktadır. Bu, boru uzunluklarının ölçümlerindeki küçük hatalardan veya sıcaklık değişimlerinden kaynaklanabilir.

Bu grafikte, açık gri bant, çeşitli Reynolds sayılarında önceki yüzey basıncı spektrum verilerinin aralığını temsil eder. Veri noktaları, uzak mikrofon probları kullanılarak yapılan ölçümleri temsil eder. Ölçümler, yayınlanmış literatürde gözlemlenen ölçümlerin yayılımı dahilindedir.

Mastering yapıldıktan sonra, tek bir uzak mikrofon probunun kalibrasyonu, düzgün bir şekilde gerçekleştirilirse beş dakika içinde yapılabilir. Bu prosedürü denerken, uzak mikrofon probu için en yüksek tutarlılığı elde etmek için kalibrasyonu çeşitli hoparlör ses seviyeleriyle tekrarlamak önemlidir. Bu gelişmeden sonra, bu teknik, araştırmacıların karmaşık akış koşulları altında büyük eğriliğe ve sınırlı aralığa sahip yüzeyler üzerindeki basınç dalgalanmalarının özelliklerini keşfetmelerinin yolunu açtı.

Yüksek sesli beyaz gürültü üreten yüksek sesli hoparlörlerle çalışmak son derece tehlikeli olabilir. Bu prosedürü gerçekleştirirken gürültü susturucu kulaklık kullanmak gibi önlemleri unutmayın. Bu videoyu izledikten sonra, uzak bir mikrofon probunun nasıl oluşturulacağını, kurulacağını ve kalibre edileceğini iyi anlamış olmalısınız.