Caracterização experimental do efeito de um bocal com chevron sobre o campo turbulento de um jato subsônico

Abstract

O jato turbulento na exaustão de motores é uma das principaisfontes de ruído em aviões. Este é um tema de pesquisa emaeroacústica em que os mecanismos de geração de ruído não sãocompletamente compreendidos. Alguns dispositivos de reduçãode ruído têm sido propostos e aplicados em motores de aviões,tais como tabs e chevrons. O presente trabalho se concentra naanálise comparativa entre os escoamentos turbulentos de jatossubsônicos gerados por bocais com e sem chevrons, através datécnica de anemometria de fio quente. O principal objetivo foicompreender o efeito do chevron no campo de escoamento do jatoe os mecanismos de redução de ruído atribuídos a estes bocais.Os resultados mostraram um aumento da intensidade turbulentaaxial na região inicial do jato (x/D < 2) com chevrons e umadiminuição desses níveis na região subsequente. O bocal comchevrons também provocou um maior espalhamento do jato e umacamada cisalhante mais espessa. Os espectros de potência daturbulência evidenciaram a existência de estruturas coerentes nojato, indicando que os chevrons afetam os níveis de energia dessasestruturas, principalmente para número de Strouhal igual a 0,3. <br>

Abstract : The turbulent jet issuing from engine exhaustion is one of themain sources of noise in an aircraft. This is a topic in the researchfield of aeroacoustics in which the sound generation mechanismsare not yet fully understood. However, some noise reductiondevices have been developed and applied in aircrafts, such as tabsand chevrons. The present work addresses a comparison betweenthe flow fields generated by nozzles with and without chevronsthrough hot-wire anemometry. The main goal was to understandthe chevron effect on the flow field and the noise reductionmechanisms attributed to such nozzles. The results have shown anincrease in axial turbulent intensity generated by the chevron in theinitial region of the jet (x/D<2) and a decrease in turbulent intensitylevels in the subsequent region. The chevron nozzle also increasedthe spreading of the jet and generated a thicker shear layer. Thepower spectral density showed the existence of coherent structuresin the jet and the chevron was found to affect the energy peaksassociated to these structures, specially at Strouhal number 0.3.