ESDU 09001-2019 Aerodinámica y aeroacústica de cavidades rectangulares en planta. Parte IIIC: Alivio de los efectos del flujo inestable. Supresión acústica mediante dispositivos activos.
ESDU 09001 proporciona información sobre el uso de dispositivos activos para la supresión acústica en cavidades en planta rectangulares. Los dispositivos activos requieren una entrada de energía externa de alguna forma@ a diferencia de los dispositivos pasivos (ver ESDU 08012)@ que no requieren entrada de energía externa. La amplia gama de dispositivos activos empleados en pruebas de túnel de viento@ pruebas de vuelo y simulaciones CFD se separa convenientemente en cuatro grandes clases: flap@ jet@ plasma y actuadores láser. Se analizan los distintos actuadores de cada una de estas cuatro clases, su diseño y modos de funcionamiento, junto con las referencias relativas a su uso en la supresión acústica de cavidades. También se analizan en términos generales los dos modos de funcionamiento de los actuadores activos, es decir, de bucle abierto y de bucle cerrado, junto con sus ventajas y desventajas. El control de bucle abierto y de bucle cerrado se considera más detalladamente con una descripción histórica del trabajo seguida de una evaluación general de la efectividad de los dispositivos más exitosos. El control en bucle abierto se aborda en términos de funcionamiento estable mediante inyección en masa (jets@ microchorros y microranuras) y funcionamiento pulsado (flaps@ jets@ y actuadores de plasma y láser). Se analiza más a fondo el funcionamiento estable frente al funcionamiento pulsado y se aborda el polémico papel del funcionamiento pulsado en la supresión acústica. Se analiza el control de circuito cerrado mediante aletas accionadas piezoeléctricamente, actuadores de plasma y chorros sintéticos, incluido el importante papel de la metodología de control, que puede tener una influencia significativa en la eficacia de la supresión. Actualmente, los actuadores adecuados para su uso en control de circuito cerrado (al menos para los modelos de pequeña escala probados) sólo tienen autoridad suficiente para controlar la acústica de la cavidad con números de Mach de flujo libre bajos (menos de 0,5) y casi todo el trabajo fue se lleva a cabo utilizando chorros sintéticos en forma de controladores de bobina móvil. También se consideran otros tipos de actuadores en forma de aletas accionadas piezoeléctricamente y actuadores de plasma (descarga de barrera dieléctrica). Se concluye que en circuito abierto @ la inyección de masa constante utilizando filas de chorros @ de gran diámetro o microchorros o microranuras puede proporcionar una buena supresión acústica @ tanto tonal como de banda ancha @ con números de Mach subsónicos altos y supersónicos bajos. Las desventajas son los caudales másicos relativamente altos requeridos y los problemas de adaptación a condiciones fuera de diseño en circuito abierto. Los impulsos de baja frecuencia no tienen ningún beneficio. Las pruebas que utilizan pulsaciones de alta frecuencia también sugieren poco o ningún beneficio, aunque las simulaciones CFD sugieren lo contrario, dado un resonador de ranura ideal (aún por diseñar). En circuito cerrado@ ningún actuador actual es totalmente satisfactorio@ incluso para los bajos números de Mach en los que tienen una autoridad razonable. Existe la necesidad de un actuador capaz de controlar la acústica de la cavidad con números de Mach subsónicos altos y supersónicos bajos y de un tipo adecuado para su uso en un sistema de circuito cerrado completamente activo. Sólo entonces se alcanzará todo el potencial de dicho sistema@ en términos de su adaptabilidad a condiciones de flujo cambiantes con un bajo consumo de energía@. Cuatro apéndices proporcionan información general sobre diversos temas relevantes para los dispositivos activos. El Apéndice A trata de las estructuras de flujo y los modos de funcionamiento de los chorros supersónicos poco expandidos en relación con los tubos de resonancia Hartmann-Sprenger. También se incluyen la frecuencia de funcionamiento y otras propiedades de los microchorros pulsados. El Apéndice B describe el A* actuador@ capaz de aplicar flujo pulsado a un microchorro utilizando una pila piezoeléctrica en un sistema hidráulico cerrado. El Apéndice C trata las relaciones entre los diversos parámetros de flujo utilizados para la inyección de masa, mientras que el Apéndice D ofrece un breve resumen del modelado de baja dimensión utilizado en el control de retroalimentación de circuito cerrado de la acústica de la cavidad.
ESDU 09001-2019 Historia
2019ESDU 09001-2019 Aerodinámica y aeroacústica de cavidades rectangulares en planta. Parte IIIC: Alivio de los efectos del flujo inestable. Supresión acústica mediante dispositivos activos.