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Effects on Acoustic Fatigue Loads of Multiple Reflections between a Plate and a Turbulent Wake

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We consider (Fig. 1) the multiple reflection of an initially plane wave between a flat plate and a turbulent wake, to determine the correlation of acoustic pressures; the latter specifies the acoustic fatigue loads on the plate. The model takes into account the deterministic amplitude changes due to reflections at the wall and wake, and the random phase shifts due to turbulence and irregularities in the wake. The statistics of the random phase shifts determine the correlation of acoustic pressures, which is also affected by multiple reflections. The latter are calculated to all orders using a two-point scattering approximation, which is compared with an exact, multi-point scattering to all orders. The effects of multiple scattering become more important as the double reflection coefficient, at the wall and the wake, increases. The two-point scattering approximation is but one of the 16 assumptions used in the present simple theory of acoustic fatigue loads, and whose validity is briefly discussed.

Zusammenfassung

Es wird die mehrfache Reflexion einer anfänglich ebenen Welle zwischen einer flachen Platte und einer turbulenten Nachlaufströmung betrachtet mit dem Ziel, die Korrelation der Schalldrucke zu bestimmen; die letztere spezifiziert die akustischen Ermüdungslasten auf der Platte. Das Modell berücksichtigt die deterministischen Amplitudenänderungen aufgrund von Reflexionen an der Wand und der Stromung sowie die zufälligen Phasendrehungen aufgrund der Turbulenz und von Unregelmäßigkeiten in den Strömungen. Die Statistik der zufälligen Phasendrehungen bestimmt die Korrelation des Schalldrucks, die weiterhin durch Mehrfachreflexionen beeinflußt wird. Die letzteren werden in alien Ordnungen mit Hilfe einer Zweipunkt-Streunäherung berechnet, welche mit einer exakten, Vielpunkt-Streuung verglichen wird. Die Wirkung der Mehrfachstreuung tritt in den Vordergrund, wenn der doppelte Reflexionskoeffizient, nämlich an der Wand und an der Stromung, zunimmt. Die Zweipunkt- Streunäherung ist nur eine von sechzehn Annahmen, die in der vorliegenden einfachen Theorie akustischer Ermüdungslasten benutzt werden und deren Gültigkeit kurz diskutiert wird.

Sommaire

Nous analysons les réflexions multiples d'une onde initialement plane entre une plaque plane et un sillage turbulent, pour en déduire les corrélations des pressions acoustiques; ces dernières déterminent les charges de fatigue acoustique sur la plaque. L'analyse prend en compte les variations d'amplitude déterministes dues aux réflexions sur la plaque et sur le sillage, ainsi que les modifications de phase aléatoires dues aux turbulences et aux irrégularités du sillage. L' étude statistique des modifications de phase aléatoires donne accès à la corrélation des pressions acoustiques, où interviennent aussi les réflexions multiples. Ces dernieres sont calculées à tous les ordres par une approximation de diffraction à deux points, et Ton compare les résultats à ceux d'une solution exacte de diffraction multi-points. L'importance des effets de réflexion multiple augmente avec la valeur des coefficients de réflexion sur la plaque et sur le sillage. L'approximation de la diffraction à deux points n'est que l'une des seize hypothèses utilisées dans la présente étude théorique simplifiée des charges de fatigue acoustique, et sa validité est brièvement discutée
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Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 1992

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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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