مطالعه تجربي منابع توليد صوت در جت برخوردي مافوق صوت دما بالا به صفحه تخت در مراحل اوليه تشكيل جت

Experimental study of the noise sources from a hot supersonic jet impinging on a flat plate at initial stages of jet formation

در اين مقاله صوت حاصل از جت برخوردي در لحظات اوليه تشكيل تا رسيدن به حالت شبه پايا به صورت تجربي بررسي شده است. همچنين پديده‌ي رفت و بازگشت امواج صوتي حاصل از جت بين خروجي نازل و صفحه صلب كه سبب تشكيل امواج صوتي با دامنه زياد در فركانس‌هاي مشخص مي‌شود و حلقه بازگشتي ناميده مي‌شود به طور ويژه مورد بررسي قرار گرفته است. در مطالعه حاضر با استفاده از تونل موج ضربه‌اي انعكاسي، دماي سكون جت تا 950 كلوين افزايش يافته و جت مافوق صوت با عدد ماخ جت برابر با 1.4 توسط نازل همگرا-واگرا توليد شده است. صوت حاصل از جت مافوق صوت به صورت آزاد (بدون صفحه برخوردي) با نتايج جت دما بالا در شرايط مشابه توليد شده با تجهيزات احتراقي پايا مقايسه شده و پس از صحت سنجي نتايج، سيگنال صوتي در جت برخوردي دما بالا مورد مطالعه تجربي قرار گرفته است. صوت حاصل از هريك از پديده‌هاي گذرا در جت برخوردي جهت‌دار بوده و در زاويه مشخصي نسبت به نقطه برخورد، بيشترين نمود را دارند.. با استفاده از تبديل موجك و رسم نمودارهاي انرژي در حوزه زمان-فركانس، مشاهده مي‌شود كه سيگنال ناشي از حلقه بازگشتي در طول زمان به صورت پيوسته و در يك فركانس مشخص به وجود مي‌آيد. سيگنال صوتي ناشي از لايه برشي جت به صورت رويدادهاي آكوستيكي در حوزه زمان مشاهده شده و انرژي آن‌ها در يك طيف فركانسي گسترده شده است.

The far-field acoustic signature of transient impinging jet is experimentally investigated in this study. Feedback loop mechanism which is an acoustic resonance mode generated by the reflection of jet shear layer noise from the impinging plate and affecting jet mixing shear layer, is also investigated. The stagnation temperature of jet is increased by means of a reflected type shock tube up to 950 (K). A convergent-divergent nozzle generates jet with Mach number of 1.4. The far-field mixing layer noise of this quasi-steady free jet is compared with the results of steady state generated ones. The acoustic signal of this transient jet is investigated when it impinges to a normal plate. It is seen that every specific phenomenon has its most powerful acoustic signature at a distinct angle relative to the impingement point. The time-frequency investigations by the means of wavelet transform and related scalograms reveal that the sound wave generated by feedback loop mechanism is tonal and continuous in time compared to the acoustic signals of the jet shear layer that are seen as the intermittent acoustic events in the far-field acoustic scalograms.