Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent
Department of Hydrodinamic Systems (Budapest University of Technology and Economics)
Participants
Hős, Csaba Kullmann, László
Starting date
2004-01-01
Closing date
2008-03-31
Funding (in million HUF)
7.848
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
A kutatás az élhang (edge tone) áramlási konfigurációra koncentrált. Az élhang egyszerű rendszer, ami egy sík szabadsugárból, és egy azzal szembe fordított ékből áll, és mégis meglepően komplex viselkedést mutat. Stacionárius peremfeltételek mellett is nemlineáris, instacionárius jelenségeket produkál. A szabadsugár többé-kevésbé periodikusan leng az ék körül.
A projekt folyamán nagyszámú numerikus áramlásszimulációt végeztünk ezen a konfiguráción, és számos, a kísérleti irodalomból ismert jelenséget reprodukáltunk, mint pl. a hidrodinamikai módusok létezését, a parabolikus és az egyenletes kiömlő sebességprofil különböző viselkedését, a frekvenciának a fúvóka-ék távolságtól való inverz függését, a z éken való nyomáseloszlást, stb.
Felépítettünk egy kísérleti berendezést, amelyen különböző módszerekkel mértük a lengés frekvenciáját. A különböző módszerek egymás között is, valamint a kísérletek és a szimulációk is nagyon jó egyezést mutattak.
Az erlangeni egyetemmel közösen kidolgoztunk egy módszert, amelynek segítségével a CFX áramlástechnikai szimulációs szoftvert összekapcsoltuk a CFS++ akusztikai szoftverrel és sikeresen szimuláltuk az élhang által kibocsájtott zajt. Jellegre tökéletesen megkaptuk a várt dipólus hangnyomás-iránykarakterisztikát. Vizsgáltuk a kétdimenziós illetve háromdimenziós akusztikai illetve áramlástani szimulációk hatását.
Results in English
The research concentrated on the edge tone configuration. The edge tone is a simple system consisting of a plane jet and a wedge placed opposite to it, which yet produces a surprisingly complex behaviour. It produces nonlinear, unsteady phenomena, while having steady boundary conditions. The jet oscillates around the wedge in a more or less periodic manner.
During the project we performed a large number of numerical flow simulations on this configuration and we reproduced several phenomena known from the experimental literature such as the existence of hydrodynamic modes, the different behaviour of the parabolic and the top hat exit velocity profiles, the inverse dependence of the frequency on the nozzle – wedge distance, the pressure distribution on the wedge, etc.
We built an experimental rig and measured the oscillation frequency using various method.
The various methods agree very well among each other, as well as the experiments with the simulations.
Together with the University of Erlangen we worked out a method to couple the CFX flow simulation software with the CFS++ acoustic simulation software and we simulated the noise emitted by the edge tone successfully. We obtained the expected angular sound pressure distribution typical for dipole sound sources. We investigated the effect of two- and three-dimensional acoustic and flow simulations.
I. Ali, I. Vaik, M. Escobar, M. Kaltenbacher, G. Paál, S. Becker: Coupled flow and acoustic simulations in the case of an edge tone configuration and a square cylinder, Conference on Modelling Fluid Flow (CMFF’06), 13th International Conference on Fluid Flow Technologies, Budapest, Hungary, September 6-9, 2006
I. Vaik, G. Paál: Numerical simulations of the edge tone, Paper Nr. 5160, Proceedings of Forum Acusticum 2005, Budapest, 29 Aug – 2 Sept, 2005
I. Vaik, G. Paál: Unsteady flow phenomena in the edge tone, Conference on Modelling Fluid Flow (CMFF’06), 13th International Conference on Fluid Flow Technologies, Budapest, Hungary, September 6-9, 2006
I. Vaik, I. Ali, M. Escobar, M. Kaltenbacher, S. Becker, G. Paál: Computational noise prediction of the edge tone, Acoustics High Tatras 06, 33rd International Acoustical Conference – EAA Symposium, Strbske Pleso, Slovakia, October 4-6, 2006
G. Paál, I. Vaik: Unsteady flow phenomena in the edge tone, Int. J. Heat Fluid Flow 28, pp 575-586, 2007
I. Vaik, G. Paál: Geometrical and velocity profile influences on the edge tone frequency, International Symposium on Musical Acoustics, Barcelona, 9-12 September, 2007
I. Vaik, I. Ali, M. Escobar, M. Kaltenbacher, S. Becker, G. Paál: Two and three dimensional coupling in the noise prediction of the edge tone, 14th International Congress on Sound and Vibration, Cairns, Australia, 9-12 July, 2007
Vaik István, Paál György: Az élhang aeroakusztikai szimulációja, XV. OGÉT konferencia, Kolozsvár, április 26. - 29., 2007
I. Vaik, G. Paál: Frequency and phase characteristics of the edge tone, Acoustics’08 Paris, 29 June – 4 July 2008, ASA-EAA joint conference (közlésre elfogadva), 2008
