بررسي تجربي فرآيند توليد نويز آيروآكوستيكي از يك سيلندر مربعي متصل به ديواره تحت زواياي حمله مختلف

Experimental Investigation of aero acoustic noise generation process from a wall mounted square cylinder at incidence

در مطالعه حاضر، مشخصات آيروآكوستيكي جريان حول يك سيلندر مربعي متصل به كف با ارتفاع محدود در زواياي حمله مختلف بررسي شده است. نسبت منظري مدل مورد بررسي برابر 7 بوده و ضخامت لايه مرزي در محل نصب مدلδ⁄D=4.27 است. آزمايش ها در تونل باد آيروديناميكي اصلاح شده آكوستيكي انجام گرفتند. هدف اصلي اين مطالعه برقراري ارتباط بين ميدان هاي جريان و اكوستيك حول سيلندر مذكور است. نويز ناشي از جريان با استفاده از يك ميكروفون اندازه گيري و با جريان سنج سيم داغ به مشخصات جريان ارتباط داده شده است. مشخصات نويز متشر شده بر حسب فركانس و اندازه بررسي گرديده است. نتايج نشان مي دهد كه در طيف فشار دوردست براي جريان حول سيلندر مورد بررسي، يك قله در فركانسي برابر با فركانس ريزش گردابه (اندازه گيري شده با جريان سنج سيم داغ) ديده مي شود. يعني عامل مهم در انتشار صدا از چنين هندسه هايي پديده ريزش گردابه است. عدد استروهال به دست آمده براي سرعت سنج سيم داغ و ميكروفون براي جريان حول سيلندر با زاويه حمله صفر درجه تقريباً برابر با 0.11 به دست آمد كه با مطالعات قبلي سازگاري داشت. ضمناً بيشترين فركانس ريزش گردابه در سرعت هاي مختلف مربوط به زاويه حمله 15 درجه به دست آمد. هم چنين مشخص گرديد سطح فشار صوتي با افزايش سرعت جريان سطح نويز آيروديناميكي منتشر شده از سيلندر افزايش مي يابد. سطح فشار صوتي كلي در محدوده سرعت بالادست 5-15 m/s در محدوده 84.2-110.95 dB تغيير نمود. زاويه حمله، در مقايسه با سرعت بالادست اثر كمتري بر سطح كلي نويز منتشر شده دارد.

In the present research aeroacoustic characteristics of flow over a finite height wall mounted square cylinder at different angles of attack is investigated. The aspect ratio of the model and the boundary layer thickness were 7 and𝛿𝐷⁄=4.27, respectively. The experiments were done in an acoustically improved aerodynamic wind tunnel. The purpose of this study is to identify correlation between the fluid and the acoustic fields. The flow-induced noise was measured using single microphone. The measured noise is related to aerodynamic characteristics of the flow using a single hot wire. The flow-induced noise of the cylinder is characterized in terms of frequency and magnitude. A sharp peak was observed in the far-field pressure at the vortex shedding frequency which was measured with hot wire anemometer. So, it could be concluded that vortex shedding is a source of aerodynamic noise generation. The Strouhal number obtained from two devices was almost equal to 0.11 which is in agreement with previous studies. Also, maximum vortex shedding frequency was measured for 𝛼=15°. It is observed that sound pressure level is increased with increasing upstream velocity. The overall sound pressure level ranged between 84.2 and 110.95 (dB) for upstream velocities in the range of 5-15 (m/s). The angle of attack has no important effect on overall sound pressure level.