مطالعه نيمه‌تجربي تاثير فينلت روي نويز لبه‌فرار لايه مرزي آشفته

Semi-Empirical Study of the Effect of Finlet on the Turbulent Boundary Layer Trailing Edge Noise

مطالعه نويز لبه‌فرار لايه مرزي آشفته به‌عنوان يكي از مهم‌ترين مكانيزم‌هاي توليد نويز آيروديناميكي، موضوعي بنيادي در طراحي و توليد تجهيزات با حداقل نويز است. در مطالعه حاضر، كارآيي فينلت به‌عنوان يك روش كنترل نويز لبه‌فرار لايه مرزي آشفته مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور يك مدل صفحه تخت، مجهز به سنسورهاي فشار سطحي، طراحي و ساخته شده و پارامترهاي اصلي نويز لبه‌فرار شامل طيف فشار سطح، طول مشخصه در راستاي دهانه مدل و سرعت جابه‌جايي ساختارهاي گردابه‌اي در محدوده لبه‌فرار مدل اندازه‌گيري شده است. همچنين، براي مطالعه ساختار جريان لايه مرزي در پايين‌دست فينلت‌ها، از جريان‌سنج سيم داغ يك‌بعدي استفاده شده است. نتايج نشان داد، حضور فينلت‌ها در بالادست لبه‌فرار مدل منجر به كاهش قابل توجه طيف فشار سطح در محدوده لبه‌فرار صفحه تخت در تمامي محدوده فركانسي به استثناي فركانس‌هاي نزديك به ماكزيمم طيف فشار سطح شده است. همچنين عبور ساختارهاي جريان از فضاي بين فينلت‌ها، اگر چه منجر به ايجاد تغيير چنداني در طول مشخصه در راستاي دهانه مدل در فركانس‌هاي بالا نشده، اما باعث افزايش آن در فركانس‌هاي پايين و تا اندازه‌اي مياني شده است. در نهايت با استفاده از مدل تحليلي اميت- راجر، تغييرات نويز لبه‌فرار در دوردست ناشي از نصب فينلت‌ها پيش‌بيني شده كه نتايج نشان‌دهنده كارآيي مناسب فينلت‌ها در كاهش نويز لبه‌فرار لايه مرزي آشفته در محدوده وسيعي از فركانس‌ها است.

The study of turbulent boundary layer trailing edge noise as one of the most important aerodynamic sound generation mechanisms is a fundamental issue in design and production of equipment with minimum noise. In the present study, the utilization of finlets as a turbulent boundary layer trailing edge noise control technique is investigated. For this purpose, a flatplate model, equipped with surface pressure transducers has been designed and built and the main parameters of trailing edge noise including the surface pressure spectra, the spanwise length scale, and eddy convection velocity in the trailing edge region have been measured. Moreover, in order to study the structure of the boundary layer flow downstream of the surface treatments, a single hot-wire anemometer has been used. The results showed that the presence of finlets leads to a significant reduction in the surface pressure spectra at all frequency ranges except for frequencies close to the maximum surface pressure spectrum. Furthermore, passing the flow structures through the finlets, although did not create significant changes to the spanwise length scale at high frequencies, however, they have led to an increase at low to mid frequencies. Finally, the Amiet-Roger model has been used to evaluate the changes in far field trailing edge noise due to the presence of the finlets and the results show the effectiveness of finlets in reducing trailing edge noise over a wide range of frequencies.