مطالعه نیمه‌تجربی تاثیر فینلت روی نویز لبه‌فرار لایه مرزی آشفته

مطالعه نویز لبه‌فرار لایه مرزی آشفته به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مکانیزم‌های تولید نویز آیرودینامیکی، موضوعی بنیادی در طراحی و تولید تجهیزات با حداقل نویز است. در مطالعه حاضر، کارآیی فینلت به‌عنوان یک روش کنترل نویز لبه‌فرار لایه مرزی آشفته مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور یک مدل صفحه تخت، مجهز به سنسورهای فشار سطحی، طراحی و ساخته شده و پارامترهای اصلی نویز لبه‌فرار شامل طیف فشار سطح، طول مشخصه در راستای دهانه مدل و سرعت جابه‌جایی ساختارهای گردابه‌ای در محدوده لبه‌فرار مدل اندازه‌گیری شده است. همچنین، برای مطالعه ساختار جریان لایه مرزی در پایین‌دست فینلت‌ها، از جریان‌سنج سیم داغ یک‌بعدی استفاده شده است. نتایج نشان داد، حضور فینلت‌ها در بالادست لبه‌فرار مدل منجر به کاهش قابل توجه طیف فشار سطح در محدوده لبه‌فرار صفحه تخت در تمامی محدوده فرکانسی به استثنای فرکانس‌های نزدیک به ماکزیمم طیف فشار سطح شده است. همچنین عبور ساختارهای جریان از فضای بین فینلت‌ها، اگر چه منجر به ایجاد تغییر چندانی در طول مشخصه در راستای دهانه مدل در فرکانس‌های بالا نشده، اما باعث افزایش آن در فرکانس‌های پایین و تا اندازه‌ای میانی شده است. در نهایت با استفاده از مدل تحلیلی امیت راجر، تغییرات نویز لبه‌فرار در دوردست ناشی از نصب فینلت‌ها پیش‌بینی شده که نتایج نشان‌دهنده کارآیی مناسب فینلت‌ها در کاهش نویز لبه‌فرار لایه مرزی آشفته در محدوده وسیعی از فرکانس‌ها است.

Semi-empirical Investigation of the Effect of Finlet on the Turbulent Boundary Layer Trailing Edge Noise

The study of turbulent boundary layer trailing edge noise as one of the most important aerodynamic sound generation mechanisms is a fundamental issue in design and production of equipment with minimum noise. In the present study, the utilization of finlets as a turbulent boundary layer trailing edge noise control technique is investigated. For this purpose, a flatplate model, equipped with surface pressure transducers has been designed and built and the main parameters of trailing edge noise including the surface pressure spectra, the spanwise length scale, and eddy convection velocity in the trailing edge region have been measured. Moreover, in order to study the structure of the boundary layer flow downstream of the surface treatments, a single hotwire anemometer has been used. The results showed that the presence of finlets leads to a significant reduction in the surface pressure spectra at all frequency ranges except for frequencies close to the maximum surface pressure spectrum. Furthermore, passing the flow structures through the finlets, although did not create significant changes to the spanwise length scale at high frequencies, however, they have led to an increase at low to mid frequencies. Finally, the AmietRoger model has been used to evaluate the changes in far field trailing edge noise due to the presence of the finlets and the results show the effectiveness of finlets in reducing trailing edge noise over a wide range of frequencies.