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The Effects of Grazing Turbulent Pipe-Flow on the Impedance of an Orifice

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The results of a series of measurements of the low-amplitude (linear) impedance of a single square-edged circular orifice exposed to grazing fully-developed turbulent pipe-flow are presented. The orifice resistance and mass end correction are expressed in terms of empirical formulae, and are dependent on the pipe-flow friction velocity, the frequency, and the orifice length and diameter, as well as the speed of sound. By comparing the present data to other published results taken with younger — and less turbulent — boundary layers, it is inferred that more intense turbulence brings about an increase in orifice resistance (for relatively large orifice diameters), if other parameters remain equal. Smaller effects are apparent in the orifice end correction.

Zusammenfassung

Es werden die Ergebnisse einer Reihe von Messungen der (linearen) Kleinsignalimpedanz einer einzelnen, kreisförmigen Öffnung mit rechtwinkliger Kante vorgestellt, die einer streifenden,vollentwickelten turbulenten Rohrströmung ausgesetzt ist. Der Öffnungswiderstand und die Mündungskorrektur werden durch empirische Formeln ausgedrückt und hängen von der Reibungsgeschwindigkeit der Strömung, der Frequenz, der Länge und dem Durchmesser der Öffnung sowie von der Schallgeschwindigkeit ab. Aus dem Vergleich der vorliegenden Daten mit anderen publizierten Ergebnissen, die mit jüngeren und weniger turbulenten Grenzschichten erhalten wurden, wird geschlossen, daß intensivere Turbulenz bei relativ großen Öffnungsdurchmessern eine VergröBerung des Öffnungswiderstandes bei sonst gleichen Parametern zur Folge hat. Bezüglich der Mündungskorrektur treten nur geringe Effekte auf.

Sommaire

On présente les résultats d'une série de mesures d'impédance acoustique effectuées dans le domaine linéaire pour un orifice circulaire à bord coupé d'équerre, soumis à un écoulement émanant d'un tuyau et tombant sur l'orifice sous incidence rasante et en régime de turbulence complètement développée. La résistance de l'orifice et la correction de masse terminate ont été exprimées au moyen de formules empiriques. Elles dépendent de la vitesse et de la viscosité de l'écoulement dans le tuyau, de la fréquence, de la profondeur et du diamètre de l'orifice, ainsi que de la vitesse du son. En comparant les résultats obtenus dans ces expériences avec d'autres résultats publiés qui avaient été obtenus avec des couches limites plus jeunes et moins turbulentes, on en déduit qu'une turbulence plus intense entraîne une augmentation de la résistance acoustique de l'orifice, pour des diamètres d'orifice relativement larges et les autres paramètres restant inchangés. La correction d'extrémité de l'orifice subit, quant à elle, des effets de moindre importance.
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Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 1986

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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