Validation of a Quadrupol Model of Sound Radiation of a Turbulent Jet Based on Multi-Microphone Acoustic Measurements

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A low-order model of quadrupole sound sources in a turbulent jet has been developed using the acoustic analogy method. Multi-microphone acoustic measurements of jet sound radiation are used to estimate the model parameters and validate it. Based on measurements carried out in different zones of the sound field, estimates of the size of the effective localization region of sound sources are made and the boundaries of the zone of dominance of quadrupole sound radiation over pseudosonic pulsations are determined. The proposed model can be used in practical estimates of the spectral and correlation characteristics of the far and near sound field of the jet.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. F. Kopyev

Central Aerohydrodynamic Institute

Author for correspondence.
Email: aeroacoustics@tsagi.ru
Russian Federation, Moscow

S. A. Chernyshev

Central Aerohydrodynamic Institute

Email: aeroacoustics@tsagi.ru
Russian Federation, Moscow

G. A. Faranosov

Central Aerohydrodynamic Institute

Email: aeroacoustics@tsagi.ru
Russian Federation, Moscow

A. A. Korobov

MISIS National University of Science and Technology

Email: aeroacoustics@tsagi.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Lighthill M.J. On sound generated aerodynamically: I. General theory // Proc. Royal Soc. Series A. 1952. V. 211. P. 564–581.
  2. Phillips O.M. On the generation of sound by supersonic turbulent shear layers // J. Fluid Mechanics. 1960. V. 9. N. 1. P. 1–28.
  3. Lilley G.M. Theory of turbulence generated jet noise: generation of sound in a mixing region // AGARD CP-131. 1974. V. 13. P. 1–12.
  4. Howe M.S. Contributions to the theory of aerodynamic sound, with application to excess jet noise and the theory of the flute // J. Fluid Mechanics. 1975. V. 71. N 4. P. 625–673.
  5. Копьев В.Ф., Чернышев С.А. Анализ вторичного звукового излучения в акустической аналогии с оператором распространения, содержащим вихревые моды // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 6. С. 647–669.
  6. Goldstein M.E. A Generalized Acoustic Analogy // J. Fluid Mechanics. 2003. V. 488. P. 315–333.
  7. Mani R. The influence of jet noise. Part 1. The noise of unheated jets // J. Fluid Mechanics. 1976. V. 73. N 4. P. 753–778.
  8. Ribner H.S. On the role of the shear term in jet noise // J. Sound Vibr. 1977. V. 52. N l. P. 121–132.
  9. Копьев В.Ф., Чернышев С.А. О разделении акустических и гидродинамических переменных в модели звуковых источников турбулентной струи // Докл. РАН. Физика, технические науки. 2022. Т. 506. № 1. С. 4–15.
  10. Kopiev V.F., Zaitsev M.Yu. Chernyshev S.A., Kotova A.N. The role of large-scale vortex in a turbulent jet noise // AIAA paper. 1999. AIAA-99–1839
  11. Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф., Котова А.Н. Представление звукового поля турбулентного вихревого кольца суперпозицией квадруполей // Акуст. журн. 2001. Т. 47. № 6. С. 793–801.
  12. Faranosov G., Belyaev I., Kopiev V., Zaytsev M., Aleksentsev A., Bersenev Y., Chursin V., Viskova T. Adaptation of the Azimuthal Decomposition Technique to Jet Noise Measurements in Full-Scale Tests // AIAA Journal. 2017. V. 55. N 2. P. 572–584.
  13. Kopiev V.F., Zaitsev M.Yu., Velichko S.A., Kotova A.N., Belyaev I.V. Cross-correlations of far field azimuthal modes in subsonic jet noise // AIAA paper. 2008. AIAA 2008–2887.
  14. Беляев И.В., Бычков О.П., Зайцев М.Ю., Копьев В.А., Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Фараносов Г.А., Чернышев С.А. Разработка стратегии активного управления волнами неустойчивости в невозбужденных турбулентных струях // Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 3. С. 14–27.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic of the test bench in AK-2 with a 6-microphone array (microphone positions are marked with markers in the photo)

Download (311KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Experiment with microphone arrays of two radii (microphone positions in the photo are marked with markers)

Download (246KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Schematic diagram of the experiment with synchronous measurement of the sound field on two microphone arrays

Download (310KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Schematic of microphones location at the near boundary of the acoustic field (microphone positions in a given plane are marked with circles on the scheme)

Download (311KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Azimuthal harmonic directions m = 0,1,2 as a function of the distance from the grating to the nozzle cut-off for different frequencies in the range 0.10 < St < 1.25, Vjet = 120 m/s: (a) - experiment, (b) - model

Download (302KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Azimuthal harmonic directions m = 0,1,2 as a function of the distance from the grating to the nozzle cut-off for different frequencies in the range 0.07 < St < 0.83, Vjet = 180 m/s: (a) - experiment, (b) - model

Download (323KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Azimuthal harmonic directions m = 0,1,2 as a function of the distance from the grating to the nozzle cut-off for different frequencies in the range 0.05 < St < 0.63, Vjet = 240 m/s: (a) - experiment, (b) - model

Download (322KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Azimuthal harmonic directions m = 0,1,2 as a function of the distance from the grating to the nozzle cut-off for different frequencies in the range 0.04 < St < 0.54, Vjet = 280 m/s: (a) - experiment, (b) - model

Download (311KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Normalised mutual correlation of azimuthal harmonics

Download (84KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Mutual correlation rmax for azimuthal harmonics m = 0,1,2, jet velocity Vjet = 120 m/s, frequencies (a) - St = 0.16, (b) - St = 0.27, (c) - St = 0.40, (d) - St = 0.63, (e) - St = 1.03

Download (621KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Mutual correlation rmax for azimuthal harmonics m = 0,1,2, (a) - Vjet = 100 m/s, St = 0.32, (b) - Vjet = 135 m/s, St = 0.24, (c) - Vjet = 180 m/s, St = 0.18, (d) - Vjet = 240 m/s, St = 0.13

Download (490KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. Azimuthal harmonic directions m = 0,1,2 as a function of the distance from the grating to the nozzle cut-off for different frequencies in the range 0.10 < St < 1.25, Vjet = 120 m/s: (a) - experiment, (b) - model

Download (307KB)
Indexing metadata
14. Fig. 13. Azimuthal harmonic directions m = 0,1,2 as a function of the distance from the grating to the nozzle cut-off for different frequencies in the range 0.07 < St < 0.83, Vjet = 180 m/s: (a) - experiment, (b) - model

Download (332KB)
Indexing metadata
15. Fig. 14. Azimuthal harmonic directions m = 0,1,2 as a function of the distance from the grating to the nozzle cut-off for different frequencies in the range 0.05 < St < 0.63, Vjet = 240 m/s: (a) - experiment, (b) - model

Download (325KB)
Indexing metadata
16. Fig. 15. Azimuthal harmonic directions m = 0,1,2 as a function of the distance from the grating to the nozzle cut-off for different frequencies in the range 0.04 < St < 0.54, Vjet = 280 m/s: (a) - experiment, (b) - model

Download (332KB)
Indexing metadata
17. Fig. 16. Azimuthal harmonic directions as a function of the distance from the grating to the nozzle cut-off, row C1, (a) - St = 0.60, (b) - St = 1.18

Download (203KB)
Indexing metadata
18. Fig. 17. Azimuthal harmonic directions as a function of the distance from the grating to the nozzle cut-off, row C2, (a) - St = 0.41, (b) - St = 0.84

Download (247KB)
Indexing metadata
19. Fig. 18. Azimuthal harmonic directions as a function of the distance from the grating to the nozzle cut-off, row C3, (a) - St = 0.30, (b) - St = 0.60

Download (220KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».