Investigation of the acoustic particle velocity using synchronized non-invasive measurements in the near and far field of a turbulent flow
Investigation of the acoustic particle velocity using synchronized non-invasive measurements in the near and far field of a turbulent flow
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在湍流的近场和远场中使用同步非侵入式测量来研究声学粒子速度
DOI：
10.1016/j.jsv.2020.115820
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发表时间：
2021
影响因子：
4.7
通讯作者：
Claus Wagner
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lars Siegel;Arne Henning;Klaus Ehrenfried;Claus Wagner
在雷诺数为6× 104的开式射流闭路消声风洞中，通过对水平安装的方杆绕流的测量，研究了以音调成分为主的气动声源的声产生及其向远场的传播.压力时间序列的测量与麦克风在远场，而速度场的测量同时进行的非侵入性粒子图像测速（PIV）技术在流场中。它示出，从源区域到远场的声波的传播可以解决分析另外的流场记录在垂直移位的视野中，如果时间的演变是同步的适当的远场压力信号。此外，与两个解析解的比较表明，由压力信号的标准偏差归一化的远场压力和近场速度波动的互相关函数对应于声粒子速度。然而，这仅适用于声学波动占主导地位的区域，即不在尾流中或在风洞流与静止空气之间的自由剪切层中，其中声学波动与流体动力学波动叠加。
The sound generation of an aeroacoustic source with dominating tonal components and the propagation into the acoustic far field is investigated based on measurements of the flow around a square rod-mounted horizontally in an open-jet closed-circuit anechoic wind-tunnel-at a Reynolds number of 6× 10 4. Pressure time series are measured with microphones in the far field while velocity field measurements are performed simultaneously with the non-invasive particle image velocimetry (PIV) technique in the flow field. It is shown that the propagation of acoustic waves from the source region to the far field can be resolved analyzing additionally flow fields recorded in vertically shifted fields of view, if the time evolution is synchronized properly with the far-field pressure signal. Furthermore, a comparison with two analytical solutions shows that the cross-correlation function of far-field pressure and near-field velocity fluctuations, normalized by the standard deviation of the pressure signal, corresponds to the acoustic particle velocity. However, this only applies to areas where the acoustic fluctuations dominate, ie not in the wake or in the free shear layer between the wind tunnel flow and the quiescent air where acoustic fluctuations are superimposed by hydrodynamic ones.
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