Overview of the experimental determination of acoustic flow on the basis of sound intensity measurements

Abstract

A large variety of CFD/CAA hybrid approaches are commonly used today for aero-acoustic engineering applications using equations and the coupling between source and acoustic propagation region. The coupling is usually made using Lighthill 's acoustic analogies and Kirhchoff's acoustic boundary conditions. This paper intends to give answer how the size and shape of the source may be influence on the accuracy of the different coupling methods and their sensitivity. In this way, some experimental investigation was made using sound intensity measurement technique to the graphic presentation of the spatial distribution of the acoustic power flow over various geometrical shapes of structures located in a three-dimensional space. The results of these studies contribute to the theory of sound and general knowledge about the physics of flow acoustic phenomena, especially in the near acoustic field. As a result of research, the visualization analysis of the sound intensity flux in 3D space is shown as flow wave reactions on the presence of obstacles with different shapes. The results of vector flow fields around a rectangular and circular plate, over the cavity and inside a ducts are shown. The visualization of acoustic power flow in real-life acoustic fields can explain many particular energetic acoustic effects like scattering, vortex flow in shielding area, etc., concerning area where it is difficult to make numerical analysis.

Duża różnorodność hybrydowych zastosowań technik CFD/CAA jest dzisiaj powszechnie używanym narzędziem w inżynierskich zastosowaniach aeroakustycznych wykorzystujących równania sprzęgające źródło drgań mechanicznych z polem propagacji akustycznej. Sprzęganie tych obszarów odbywa się zwykle za pomocą akustycznej analogii Lighthilla i akustycznych warunków brzegowych Kirhchoffa. W tej publikacji poszukuje się odpowiedzi, jak wielkość i kształt źródła wpływa na dokładność i wrażliwość różnych metod sprzęgania. W tym celu wykonano kilka badań eksperymentalnych z użyciem techniki pomiaru natężenia dźwięku obrazując przestrzenny rozkład przepływu energii akustycznej w otoczeniu przeszkód o różnych kształtach geometrycznych. Jako rezultaty badań przepływów pokazano reakcje fali akustycznej na różnego kształtu przeszkody wprowadzone w pole przepływowe. W formach graficznych przedstawiono wyniki badań przepływów wokół płaskiej i okrągłej płyty, nad wnęką akustyczną i we wnętrzach przewodów. Wizualizacja przepływu energii akustycznej w połach rzeczywistych może wyjaśnić wiele szczególnych efektów akustycznych, takich jak rozpraszanie i tworzenie się wirów za przeszkodą lub podobne reakcje w obszarach, dla których trudno jest budować modele numeryczne.