Abstract In the current study, geometric modifications in the form of trailing edge castellations are explored for the reduction of pipe-jet noise. The number of castellations determines the interaction between the streamwise vortices, which alters the sound produced. The noise levels in pipe-jets with and without castellations are compared by measuring the polar and azimuthal directivities. The parameters, namely the number of castellations and the nozzle pressure ratio, are varied in this study. The castellations work best in the underexpanded flow regime of nozzle pressure ratio 3–5. The spectral analysis of the sound revealed that the screech tones are eliminated for all castellated pipes except the one with two castellations. The broadband shock associated noise is found to increase with the number of castellations, and screech tones reappear at a higher nozzle pressure ratio. The maximum noise mitigating and amplifying cases are identified by acoustic power analysis for all castellated pipes with equidistant teeth and gap. As the number of castellations increases, the modified pipes attain the noise characteristics of the base model, which can be considered as an infinitely castellated pipe. These results are supported by the flow visualization using schlieren imaging, which showed the differential expansion in teeth and gap plane, leading to asymmetry in flow. Proper Orthogonal Decomposition of the schlieren images indicated the presence of symmetric and anti-symmetric mode of oscillation in gap and teeth plane, respectively, of the model with two castellations.

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使用后缘城堡被动控制管道喷射噪声

摘要 在目前的研究中，探索了后缘城堡形形式的几何修改，以减少管道喷射噪声。城堡的数量决定了流向涡流之间的相互作用，这会改变产生的声音。通过测量极坐标和方位角方向性来比较带有和不带有齿形的管状喷嘴的噪音水平。在这项研究中，参数，即城堡的数量和喷嘴压力比是不同的。在喷嘴压力比为 3-5 的欠膨胀流态中，城堡状结构效果最好。声音的频谱分析表明，除了具有两个城堡形的管道外，所有城堡形管道都消除了尖叫声。发现宽带冲击相关噪声随着城堡数量的增加而增加，并且在更高的喷嘴压力比下再次出现尖叫声。通过声功率分析确定所有具有等距齿和间隙的齿形管的最大降噪和放大情况。随着城堡数量的增加，修改后的管道达到了基础模型的噪声特性，可以认为是无限城堡管道。这些结果得到了使用纹影成像的流动可视化的支持，显示了牙齿和间隙平面的差异膨胀，导致流动的不对称。纹影图像的正确正交分解表明，具有两个城堡的模型分别在间隙和牙齿平面中存在对称和反对称振荡模式。通过声功率分析确定所有具有等距齿和间隙的齿形管的最大降噪和放大情况。随着城堡数量的增加，修改后的管道达到了基础模型的噪声特性，可以认为是无限城堡管道。这些结果得到了使用纹影成像的流动可视化的支持，显示了牙齿和间隙平面的差异膨胀，导致流动的不对称。纹影图像的正确正交分解表明，具有两个城堡的模型分别在间隙和牙齿平面中存在对称和反对称振荡模式。通过声功率分析确定所有具有等距齿和间隙的齿形管的最大降噪和放大情况。随着城堡数量的增加，修改后的管道达到了基础模型的噪声特性，可以认为是无限城堡管道。这些结果得到了使用纹影成像的流动可视化的支持，显示了牙齿和间隙平面的差异膨胀，导致流动的不对称。纹影图像的正确正交分解表明，具有两个城堡的模型分别在间隙和牙齿平面中存在对称和反对称振荡模式。修改后的管道达到了基本模型的噪声特性，可以将其视为无限城堡形管道。这些结果得到了使用纹影成像的流动可视化的支持，显示了牙齿和间隙平面的差异膨胀，导致流动的不对称。纹影图像的正确正交分解表明，具有两个城堡的模型分别在间隙和牙齿平面中存在对称和反对称振荡模式。修改后的管道达到了基本模型的噪声特性，可以将其视为无限城堡形管道。这些结果得到了使用纹影成像的流动可视化的支持，显示了牙齿和间隙平面的差异膨胀，导致流动的不对称。纹影图像的正确正交分解表明，具有两个城堡的模型分别在间隙和牙齿平面中存在对称和反对称振荡模式。