A fluid injection scheme consisting of multiple radial microjets located downstream from the nozzle exhaust is analyzed for its ability to suppress far field jet noise. Microjets in cross flow are known to enhance turbulent mixing due to the induced stream-wise vortices. Contrary to previous studies which injected fluid either inside the nozzle or just at the nozzle exhaust, this injection scheme uses a coaxial injector tube to inject multiple equally spaced microjets perpendicular to the jet axis at an axial location downstream from the nozzle exhaust. Microjet injection closer to the jet axis leads to the formation of a counter rotating vortex pair (CVP) close to the injection location which further beaks down into stream-wise vortices as the microjet bends and follows the flow direction. Detailed Large Eddy Simulations are performed for a nozzle-injector setup operating at Mach 0.9 jet with Reynolds number ≈106 to help understand the aerodynamic and acoustic features of the interaction of this fluid injection scheme with the main jet. Permeable Ffowcs Willaims Hawkings based formulation is used for computing the far field acoustic spectra for injector setups with various numbers of injection ports (np) at two microphone locations. It is observed that as the number of microjets is increased, it leads to reduction in the far field noise. Peak noise reduction of ≈ 4.5 dB is observed for both locations. However, beyond np > 4 there is a lower acoustic benefit per additional port due to spatial interference between the induced CVPs.

中文翻译：

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使用下游流体喷射来降低亚音速射流噪音

分析了由位于喷嘴排气下游的多个径向微射流组成的流体喷射方案抑制远场射流噪声的能力。已知交叉流中的微射流会由于诱导的流向涡流而增强湍流混合。与之前在喷嘴内或仅在喷嘴排气口处喷射流体的研究相反，这种喷射方案使用同轴喷射管在喷嘴排气口下游的轴向位置垂直于喷射轴喷射多个等距微射流。靠近射流轴的微射流喷射会导致靠近注射位置的反向旋转涡旋对 (CVP) 的形成，当微射流弯曲并跟随流动方向时，该涡流对进一步下降成流向涡流。对以 0.9 马赫射流和雷诺数 ≈106 运行的喷嘴喷射器装置进行了详细的大涡模拟，以帮助了解该流体喷射方案与主射流相互作用的空气动力学和声学特征。基于可渗透 Ffowcs Willaims Hawkings 的公式用于计算在两个麦克风位置具有不同数量的注入端口 (np) 的注入器设置的远场声谱。据观察，随着微射流数量的增加，远场噪声会降低。在两个位置都观察到 ≈ 4.5 dB 的峰值降噪。然而，超过 np > 4，由于诱导 CVP 之间的空间干扰，每个额外端口的声学收益较低。9 射流雷诺数≈106，以帮助了解这种流体注入方案与主射流相互作用的空气动力学和声学特征。基于可渗透 Ffowcs Willaims Hawkings 的公式用于计算在两个麦克风位置具有不同数量的注入端口 (np) 的注入器设置的远场声谱。据观察，随着微射流数量的增加，远场噪声会降低。在两个位置都观察到 ≈ 4.5 dB 的峰值降噪。然而，超过 np > 4，由于诱导 CVP 之间的空间干扰，每个额外端口的声学收益较低。9 射流雷诺数≈106，以帮助了解这种流体注入方案与主射流相互作用的空气动力学和声学特征。基于可渗透 Ffowcs Willaims Hawkings 的公式用于计算在两个麦克风位置具有不同数量的注入端口 (np) 的注入器设置的远场声谱。据观察，随着微射流数量的增加，远场噪声会降低。在两个位置都观察到 ≈ 4.5 dB 的峰值降噪。然而，超过 np > 4，由于诱导 CVP 之间的空间干扰，每个额外端口的声学收益较低。基于可渗透 Ffowcs Willaims Hawkings 的公式用于计算在两个麦克风位置具有不同数量的注入端口 (np) 的注入器设置的远场声谱。据观察，随着微射流数量的增加，远场噪声会降低。在两个位置都观察到 ≈ 4.5 dB 的峰值降噪。然而，超过 np > 4，由于诱导 CVP 之间的空间干扰，每个额外端口的声学收益较低。基于可渗透 Ffowcs Willaims Hawkings 的公式用于计算在两个麦克风位置具有不同数量的注入端口 (np) 的注入器设置的远场声谱。据观察，随着微射流数量的增加，远场噪声会降低。在两个位置都观察到 ≈ 4.5 dB 的峰值降噪。然而，超过 np > 4，由于诱导 CVP 之间的空间干扰，每个额外端口的声学收益较低。