המדידה לחץ Surface בלתי עמיד באמצעות בדיקת מיקרופון מרחוק

זרימה מעל משטחים מוביל בדרך כלל יציבות ואת המערבולת לגרום ללחץ משטח לא יציב (USP). Flow-induced צליל ורטט הם בדרך כלל תוצאה ישירה של חוסר יציבות זה. הצליל המוקרן שנוצר על ידי מאווררים, מדחפים, וטורבינות רוח נשלט על ידי מקורות הקשורים USP ^1. מדידות של התכונות במרחב ובזמן של USP בתזרים סוער נדרשות בדרך כלל כדי לחזות את הצליל המוקרן.

האפיון הסטטיסטי של USP ניתן בדרך כלל בצורה של צפיפות אוטומטית רפאים, שתי נקודות צולבות ספקטרלי צפיפויות, ופונקציות קורלציה מרחבית ^{2, 3.} התגובה בתדירות הנדרשת יכול להשתנות בהתאם ליישום. ביישומי מנהרה רבים רוח, תגובה של 10 קילוהרץ עד 20 קילוהרץ מספיקה. המאזניים הקטנים של תנועה טורבולנטית לעתים קרובות דורשים באזורי חישת חיישן הריווח להיות פחות מ -1 מ"מ.

exte nsive מחקרי ניסויים שנערכו על מנת לקבל תנודות לחץ נגרם מערבולת. שיטה ישירה משתמש בחיישני מוטבעים רכוב סומק. שיטה זו לעתים קרובות מעסיקה מערכים גדולים של מיקרופונים, כי כל חיישן יכול למדוד את תנודות לחץ רק בשלב נפרד אחד. חיישנים אופייניים מנוצלים בשיטה זו הם מתמר פיזואלקטריים, שהוצע על ידי Gautschi ^4. מערכים של חיישנים פיזואלקטריים יכול להיות יקר, ואת טווח תדרים של מדידה הוא לעתים קרובות פחות מ -10 קילו-הרץ.

משטח רכוב ישירים מיקרופונים משמשים לעתים קרובות כמו חיישני USP הזול ^5. יש מיקרופונים רגישים גבוהה, שהינה תועלת מהותית תזרים במהירות נמוכה. עם זאת, זה מוביל גם את הסיכון של רווית חיישן כאשר תנודות משרעת גדולות בלחץ נוכחות. שיטה זו אינה מתאימה משטחים עם עקמומיות גדולה, שיבושים, או גיאומטריות כי הם דקים מלהכיל את החיישן כולו.

<p class= "jove_content"> שיטה עקיפה לזכות בשני מידע ספקטרלי ומרחבית הוא להשתמש קרומים דקים סומק רכוב על גבי משטח ^6. בקשות רטט הזמן- ומרחב תלוי נמדדות מומרות משטח סטטיסטיקה לחץ באמצעות תכונות מכאניות ידועות של הממברנה. שיטה זו דורשת תכנון זהיר, יישום, כיול מדויק של התגובה הדינמית של הממברנה. בנוסף, ציוד מדידה רטט, כגון רטט לייזר דופלר, הם יקרים. לבסוף, שיטה זו יכולה להיות מיושמת רק על משטחים שטוחים.

רגיש ללחץ צבע (PSP) היא טכניקה נוספת שיכולה לשמש למדידת הלחץ משטח לא יציב. טכניקה זו דורשת המשטחים להיות מצופים בקלסר פולימר שקופה, הגורמת מולקולות בתוך להתרגש למצב אנרגיה גבוה יותר כפי שהם מוארים על ידי אור באורך גל מסוים. ככל שמולקולות לעבור מרווה חמצן, אנרגיה הוא מחדשמושכר כאור בשיעור יחסי הלחץ החלקי של החמצן, וכתוצאה מכך ההארה כי הוא ביחס הפוך ללחץ המשטח ^7. החיסרון העיקרי לשיטות PSP הוא רגישות נמוכה יחסית של מדידה בהשוואה מיקרופונים. זה מגביל את היישום של PSP כדי יחסית תזרים במהירות גבוהה.

התקשורת הנוכחית מתארת ​​שיטה USP המשתמשת בדיקת מיקרופון מרחוק (RMP). שיטה זו תוארה לראשונה על ידי אנגלונד וריצ'רדס ^8. המושג משתמש מיקרופון זעיר סטנדרטי המחובר לברז לחץ שטח עם צינור חלול. הלחץ היציב על פני שטח המודל יטייל לתוך הצינורות בצורה גל קול. מעשי הצינורות בתור "גל-מדריך" כדי לאפשר את המיקרופון, אשר מותקן בניצב הצינורות, כדי למדוד את גלי קול. הגלים ואז להמשיך לתוך צינור אחר זה מספיק זמן כדי לחסל r אקוסטי גדול משרעתeflections.

אנגלונד וריצ'רדס להחיל בגישה אנליטית שהתוותה ברג ו Tijdeman ⁹ כדי לקבוע את התגובה הדינמית של המשטרה הצבאית. Perrenes ורוג'ר ¹⁰ ולנצל RMP למדידת לחץ משטח פני כנף דו מימדי עם התקנים גבוהה מעלית. הם פיתחו בדיקה עם צינור נימי בקוטר 0.5 מ"מ על פני השטח שהיה קשור צינור נוקשה-ארוך 27 ס"מ שהרחיבו מ 0.7 מ"מ עד 2.5 מ"מ באמצעות שני שינויים צעד נפרדים. כל שינוי צעד גרם לשינוי גדול יחסית עכבה אקוסטית של הצינור. לקלרק Bohineust ¹¹ למדו בתחום לחץ הקיר מתחת שכבת גבול סוערת. הם השתמשו RMP קבוע בקוטר, כפי שהוצע על ידי Franzoni ואליוט ^12. עם זאת, התגובה הדינמית הייתה גבוהה מספיק רק בתחום תדרים מוגבל. Arguillat et al. ¹³ עיצב RMP ללמוד הרעש שמשודר הפנים של תא הרכב. הם בדקוצינורות שונים לנהל את תנודות לחץ אל המיקרופונים. יאנג et al. ¹⁴ תקן את עיוות הצינורות באמצעות גישת פונקצית צינורות העברת דומה לשיטה הציגה בדוח זה. Hoarau et al. ¹⁵ בחנו את עקבות לחץ הקיר במורד הזרם של אזור מופרד. RMPs שהם תכננו היו בקטרים ​​בתוך מתמיד, ואת הצינורות היו בלתי נוקשים לחלוטין.

על פי מחקרים קודמים, את הדיוק של מדידות לחצו משטח שהושג באמצעות RMPs תלוי בעיקר על קביעת פונקצית התמסורת תלויה בתדירות של החללית המתייחס לחץ השטח ללחץ המיקרופון. הסעיפים הבאים יתארו גיאומטריה RMP הוא כי הוא פשוט ויעיל. שיטות ניסיוניות ואנליטית תושקינה ומאומתות על מנת לקבוע את התגובה הדינמית מדויק של RMP. המודל האנליטי מאפשר עבור RMP להיות optimized בשלב התכנון עבור מגוון רחב של יישומים פוטנציאליים.

RMPs ניתן להשתמש כדי למדוד תנודות לחץ על פני טווח רחב של תדרים. רזולוציה מרחבית גבוהה יחסית יכול להציע מידע מפורט על מאפייני השדה הלחץ יציב-מופץ מרחבית ^16. כמו החללית היא קטנה, יכול להיות מנוצל RMPs למדוד תנודות לחצו על גיאומטריות מורכבות, כגון עקמומיות גדולה או ¹⁷ מרווח מצומצם. בנוסף, הצינור המחבר את ברז שטח ואת חיישן המיקרופון יכול להפחית את עוצמת תנודות לחץ מושרה ליד המיקרופון. לפיכך, תכנון נכון של גיאומטרית חיישן RMP ופרמטרים מניב שיטה לקבלת מאפייני USP כי הם פחות מגבילים בהשוואה לשטוף התקנת המיקרופון ישירות על פני המודל.

מבנה מבנה RMPThe הכללי של המשטרה הצבאית מוצג באיור 1 </strong>. המשטרה הצבאית מורכבת צינור אחד מובילים מפני שטח המודל לאגף התרחבות צינור שני המשתרע סעיף ההתפשטות עד "ערש". צינור שלישי קשור אז לשמש סיום anechoic. העריסה היא מרכיב פלסטיק במכונה המשמשים לדיור המיקרופון ואת קשרי הצינור. הפרטים של מבנה RMP יכולים להיות מותאמים עבור תנאי ניסויים שונים. מטרת הצינור השני, גדול-קוטר היא לאפשר את המיקרופון מגושם יחסית והתושבת להציב נוספת מנקודת המדידה USP מבלי להקטין את רגישות המדידה באופן משמעותי. צינור שני זה יכול להתבטל אם זה לא הכרחי, ואת סעיף ההרחבה ניתן לבנות בעריסה. סיומו anechoic היה עשוי מפלסטיק רך כי היה כ 2 עד 3 מ 'אורך.

להדגמה זו, העיצוב של RMP היה מותאם למדידת תנודות לחץ שטח תחת TURBulent שכבת הגבול בלי הפרש לחצים streamwise, כפי שמוצג באיור 2. חוסל הצינור השני. ההשפעות של שני אורכים שונים של הצינור הראשון נצפו. הצינור הראשון נבנה נירוסטה בקוטר פנימי של 0.5 מ"מ ו קוטר חיצוני של 0.81 מ"מ. האורכים של הצינור הראשון היו 5.35 ו 10.40 סנטימטר, בהתאמה. הקוטר הפנימי של המפרצון של הסעיף הרחב, אשר התאגד לתוך התושבת, היה 0.5 מ"מ, ואת הקוטר הפנימי של היציאה היה 1.25 מ"מ, אשר היה זהה לקוטר הפנימי של סיום הפיזור. הזווית של סעיף ההתרחבות 7 °. היה חור בתושבת בקוטר 1.25 מ"מ על מנת חלק לחבר את הסעיף הרחב עם סיום anechoic. אזור החישה חובר אל חור 1.25 מ"מ דרך חור בניצב 0.75 מ"מ.