Etude expérimentale des relations entre les champs hydrodynamiques et acoustiques des jets libres
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Abstract EN:
An experimental study of the near pressure field of subsonic jets is realized using a line array of microphones. Hydrodynamic and acoustic components are identified and characterised. Different techniques to separate the two components are proposed and compared. From this decomposition of the nearfied fluctuations, the link between the hydrodynamic field and the acoustic field is investigated in order to study the mechanisms of acoustic production associated with the coherent structures. In this context, Coiffet et al (2006) interpreted nodes in the spacefrequency coherence of the nearfield as the signature of an instantaneous interference between hydrodynamic and acoustic fluctuations. However, the present study demonstrates that the interference is not instantaneous, but statistical. The nodes do not therefore provide evidence of a causal link between the hydrodynamic and acoustic nearfield fluctuations. The instantaneous relationship between the two components of the nearfield is assessed by studying their levels of coherence. This approach is applied to measurements performed in the nearfield of a transonic coaxial jet: the level of hydrodynamicacoustic coherence is studied as a function of the primary jet exit velocity. For the soundproduction mechanisms which are associated with the coherence metric we use, analysis shows a higher level of source activity, at a broader range of frequencies, as the velocity ratio is increased. Finally, the coherence metric is evaluated for jets equipped with serrations; we find that an effect of the serrations is to decouple the hydrodynamic and acoustic nearfield modes.
Abstract FR:
Une antenne linéique de microphones est utilisée pour étudier le champ proche de jets subsoniques. Des composantes hydrodynamiques et acoustiques sont identifiées et caractérisées. Différentes techniques pour séparer les deux composantes sont proposées et comparées. A partir de cette décomposition des fluctuations de pression en champ proche, le lien entre les champs hydrodynamiques et acoustiques est investigué afin d'étudier les mécanismes de production acoustique associés aux structures cohérentes. Dans ce cadre, Coiffet et al (2006) mirent en évidence, par l'observation de pertes de cohérence, une interférence instantanée entre les deux champs. Cependant, la présente étude du phénomène permet de démontrer que cette interférence n'est pas instantanée mais statistique. Et par conséquent, ces interférences ne mettent pas en évidence le lien causal entre les fluctuations hydrodynamiques et acoustiques du champ proche. Le lien instantanée entre les deux champs est finalement évalué en étudiant les niveaux de cohérence entre les deux composantes. Cette approche est appliquée aux mesures effectuées dans le champ proche d'un jet coaxial transsonique: l'influence de la vitesse du jet primaire sur le niveau de cohérence hydrodynamiqueacoustique est mis en évidence. Pour les mécanismes de productions identifiés à l'aide de la cohérence, le niveau d'activité est plus élevé et observé pour une gamme de fréquence plus large lorsque le rapport des vitesses entre le jet primaire et le jet secondaire augmente. Finalement, la cohérence est évaluée pour des jets équipés de chevrons; un effet des chevrons est de découpler les modes hydrodynamiques et acoustiques.