Etude locale de la densité de source dans la zone de mélange d'un bruit de jet avec un miroir acoustique elliptique associé au vélocimètre laser

Before using the acoustic mirror for the study of a jet, its properties were studied; these show that its separating power is limited to the wavelength involved, and that the increased gain of 6 dB per octave for a precisely defined source depends clearly on the coherence of the sources in the case of a linear array.

The convariances R_u (u45°, pF_I ) and R_u ²(u45°, pF _I) have been studied at 45° with respect to the jet-axis, in the mixing zone situated 1.5 to 3.5 diameters below the pipe wit a mean observation angle of 45° (u45° = fluctuation and pF_I = acoustic pressure at the image source).

It has been found that:

— the sources of “shear noise” are 4 to 8 times more important than the sources of “self noise”,

— the sources of “self noise” concern a thin layer of the jet situated opposite to the edge of the lip,

— the part of the mixing zone seen directly through the mirror gives maxima 3 to 4 times more significant than those of the other part of the zone,

— at low frequencies in the mixing zone,

— side mirror one finds an axial coherence for the sources of “shear noise” with an opposing phase in the middle part of the mixing zone (“radial dipole”); at high frequencies (Strouhal number > 0.7), one detects dipolar axial structures.

Sommaire

Avant d'utiliser le miroir acoustique à l'étude d'un jet, on a étudié ses propriétés; celles-ci montrent que le pouvoir séparateur est limité à la longueur d'onde étudiée et que le gain croissant de 6 dB par octave pour une source ponctuelle dépend nettement de la cohérence des sources dans le cas de plusieurs sources en ligne.

On a étudié les covariances R_u (u45°, pF_I) et R _u ²(u45°, pF_I) (u45° = fluctuation à 45° par rapport à l'axe du jet, pF_I = pression acoustique au foyer image) dans la zone de mélange située de 1,5 à 3,5 diamètres en aval de la tuyère pour un angle d'observation moyen de 45°.

On trouve ainsi que:

— les sources de «shear noise» sont 4 à 8 fois plus importantes que les sources de «self noise»,

— les sources de «self noise» intéressent une mince couche du jet, située en regard du bord de lèvre,

— la partie de la zone de mélange, vue directement par le miroir, présente des maxima 3 à 4 fois plus importants que ceux de l'autre partie de la zone de mélange,

— à basse fréquence et dans la zone de mélange côté miroir, on trouve pour les sources de « shear noise» une cohérence axiale avec une opposition de phase de part et d'autre du milieu de la zone de mélange («dipôle radial»); à haute fréquence (nombre de Strouhal > 0,7), on voit apparaître des structures dipolaires «axiales».

Zusammenfassung

Vor der Benutzung des Schallspiegels zur Untersuchung eines Freistrahls wurden seine Eigenschaften studiert; es zeigt sich, daß das Auflösungsvermögen durch die betrachtete Wellenlänge begrenzt ist und daß die Verstärkung, die mit 6 dB pro Oktave anwächst, im Fall mehrer Quellen auf einer Linie von deren Kohärenz abhängt.

Es wurden die Kovarianzen (R_u (u, 45° p)F _I (u45° = Schwankung unter 45° bezüglich der Strahlachse, pF_I = Schalldruck im bildseitigen Brennpunkt) in der Mischzone untersucht und zwar 1,5 bis 3,5 Durchmesser stromwärts von der Düse und für einen mittleren Beobachtungswinkel von 45°.

Dabei wurde festgestellt daß,

— die Quellen des ,,shear noise“ vier- bis achtmal bedeutungsvoller sind als die Quellen des ,,self-noise”,

— die Quellen des ,,self noise” eine dünne Strahlschicht betreffen, die gegenüber dem Düsenrand liegt,

— der direkt vom Spiegel erfaßte Bereich der Mischzone Maxima aufweist, die drei- bis viermal bedeutender sind als diejenigen in anderen Bereichen der Mischzone,

— man bei tiefen Frequenzen und in der Mischzone auf der Seite des Spiegels für die Quellen des ,,shear noise“ eine axiale Kohärenz mit Phasenumkehr beidseits der Mitte der Mischzone findet (,,Radialdipol“), bei hohen Frequenzen (Strouhalzahl > 0.7) treten Strukturen nach Art eines ,,Axialdipols“ in Erscheinung.