Dinámicas de energía que resultan en fenómenos turbulentos y acústicos en un chorro subexpandido
Autores: Sasidharan Nair, Unnikrishnan; Goparaju, Kalyan; Gaitonde, Datta
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Dinámicas de energía que resultan en fenómenos turbulentos y acústicos en un chorro subexpandido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Interacciones
Capas de cizalladura turbulenta
Estructura de celdas de choque
Modo hidrodinámico
Modo acústico
Predicción de ruido en el campo lejano
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Los chorros subexpandidos exhiben interacciones entre capas de cizallamiento turbulento y trenes de celdas de choque que generan fenómenos complejos que están ausentes en los chorros perfectamente expandidos, que se estudian más comúnmente. Analizamos cuantitativamente estos mecanismos considerando la interacción entre modos hidrodinámicos (turbulencia) y acústicos, utilizando una simulación de gran escala validada. Usando la teoría de potencial de momento (MPT) para lograr la segregación de energía, se realizan las siguientes observaciones. Los gradientes agudos en las fluctuaciones introducidos por la estructura de celdas de choque se capturan principalmente en el modo hidrodinámico, cuya amplitud es un orden de magnitud mayor que la del modo acústico. El modo acústico tiene una distribución relativamente más suave, exhibiendo una forma de paquete de ondas compacta. La descomposición ortogonal adecuada (POD) identifica las celdas de la tercera a la sexta como las estructuras más dinámicas. La huella de las celdas de choque es discernible en el campo cercano del modo acústico, principalmente a lo largo de la dirección lateral. Las interacciones de energía que alimentan el modo acústico permanecen compactas por naturaleza, facilitando una técnica de propagación simple para la predicción del ruido en el campo lejano. Los espectros de sonido en el campo lejano muestran una directividad máxima a 30 grados del eje de corriente abajo. Los modos POD del componente acústico también identifican dos componentes energéticas principales en el paquete de ondas: una representativa de la estructura interna periódica y la otra de lóbulos intermitentes en corriente abajo. Este último componente ocurre exactamente a la misma frecuencia que, y muestra una alta correlación con, los espectros de ruido pico en el campo lejano, lo que hace que el modo acústico sea un mejor predictor de la dinámica que las fluctuaciones de velocidad.
Descripción
Los chorros subexpandidos exhiben interacciones entre capas de cizallamiento turbulento y trenes de celdas de choque que generan fenómenos complejos que están ausentes en los chorros perfectamente expandidos, que se estudian más comúnmente. Analizamos cuantitativamente estos mecanismos considerando la interacción entre modos hidrodinámicos (turbulencia) y acústicos, utilizando una simulación de gran escala validada. Usando la teoría de potencial de momento (MPT) para lograr la segregación de energía, se realizan las siguientes observaciones. Los gradientes agudos en las fluctuaciones introducidos por la estructura de celdas de choque se capturan principalmente en el modo hidrodinámico, cuya amplitud es un orden de magnitud mayor que la del modo acústico. El modo acústico tiene una distribución relativamente más suave, exhibiendo una forma de paquete de ondas compacta. La descomposición ortogonal adecuada (POD) identifica las celdas de la tercera a la sexta como las estructuras más dinámicas. La huella de las celdas de choque es discernible en el campo cercano del modo acústico, principalmente a lo largo de la dirección lateral. Las interacciones de energía que alimentan el modo acústico permanecen compactas por naturaleza, facilitando una técnica de propagación simple para la predicción del ruido en el campo lejano. Los espectros de sonido en el campo lejano muestran una directividad máxima a 30 grados del eje de corriente abajo. Los modos POD del componente acústico también identifican dos componentes energéticas principales en el paquete de ondas: una representativa de la estructura interna periódica y la otra de lóbulos intermitentes en corriente abajo. Este último componente ocurre exactamente a la misma frecuencia que, y muestra una alta correlación con, los espectros de ruido pico en el campo lejano, lo que hace que el modo acústico sea un mejor predictor de la dinámica que las fluctuaciones de velocidad.