Støjreduktion via intermitterende styring ved hjælp af en plasmaaktuator

Et forskerhold i Institut for Maskinteknik ved Toyohashi University of Technology udviklede en metode til at reducere aerodynamisk støj via plasma. Hulrumsstrøm, såsom strømmen omkring bilhuller i højhastighedstog, udstråler ofte aerodynamisk støj. En plasmaaktuatorinducerende strøm blev påført for at undertrykke denne støj. Ved periodisk at slukke for plasmaaktuatorens strøm, en højere reduktion i lydtryksniveau blev observeret sammenlignet med kontinuerlig drift under samme strømforbrug.

Et forskerhold i Institut for Maskinteknik ved Toyohashi University of Technology har udviklet en metode til at reducere aerodynamisk støj via plasmagenerering i luft. Strømmen over et hul eller en konkav form betegnes som hulrumsstrøm, hvor aerodynamisk støj ofte udstråles. Plasmaaktuatoren er en enhed, der kan fremkalde forskellige strømninger i luft via plasmagenerering. Dermed, en plasmaaktuator blev påført for at undertrykke denne støj. Holdet demonstrerede en reduktion i aerodynamisk støj med maksimalt 35 dB. Desuden, den periodiske frakobling af plasmaaktuatoren med en passende frekvens førte til en højere reduktion i lydniveauer sammenlignet med plasmaaktuatorens kontinuerlige drift under samme strømforbrug. Resultaterne af deres forskning blev offentliggjort i Væskers fysik den 9. oktober, 2020.

Den aerodynamiske lyd udstråler ofte fra et hulrum, såsom strømmen rundt om bilhuller i højhastighedstog og landingsudstyrskonfigurationer af fly. I betragtning af at denne støj er ubehagelig for passagerer, det er nødvendigt at reducere denne støj. For nylig, en strøminduceret anordning bestående af top- og bundelektroder og et dielektrisk lag mellem dem betegnet som plasmaaktuator, er blevet brugt til flowkontrol.

Et forskerhold i Institut for Maskinteknik ved Toyohashi University of Technology viste, at plasmaaktuatoren med succes svækkede hvirvler, der kan forårsage intense lydniveauer. Dermed, den aerodynamiske støj fra hulrumsstrømmen blev reduceret, og den maksimale reduktion i lydniveau svarede til 35 dB. Desuden, at reducere den effekt, der kræves til at drive plasmastyringen, plasmaaktuatoren blev periodisk slukket. Denne type kørsel betegnes som "intermitterende kontrol". Intermitterende kontrol med en passende frekvens fører til højere lydreduktion sammenlignet med den kontinuerlige kontrol under samme strømforbrug. Simuleringerne af flow og lyd i en supercomputer tydeliggjorde svækkelsen af ​​hvirvlerne, som forårsager intens lyd, under kontrol via en plasmaaktuator. I øvrigt, hulrumstonen blev kontinuerligt reduceret, selv via intermitterende kontrol med en passende frekvens.

Mekanismen for akustisk stråling fra hulrumsstrømmen ligner en fløjtes. Hvis en finger flyttes til eller fra munden under fløjten, fløjtetonen stopper og starter. Det er vigtigt at overveje effekten af ​​den hastighed, hvormed fingeren bevæges. Desuden, det er vigtigt at afgøre, om tonen kan stoppes ved tilstrækkelig hurtig bevægelse. Ved at udnytte plasmaaktuatorens hurtige respons, resultaterne af denne undersøgelse behandlede dette spørgsmål. Resultaterne indikerede en kontinuerlig reduktion i tonen via kontrol med en passende frekvens, som er afhængig af hulrumsflowkonfigurationerne.

Plasmaaktuatoren udviser stadig problemer på grund af begrænsningen i induceret strømningshastighed og behandlingen af ​​ozondannelse med plasma. Imidlertid, forskergruppen mener, at denne støjreduktionsmetode direkte eller indirekte fører til design af komfortable transportkøretøjer. Den aerodynamiske støj udgør et problem, når transportkøretøjernes hastighed øges. Derfor, udviklingen af ​​en reduktionsmekanisme for aerodynamisk støj kan føre til hurtigere transportkøretøjer med lavere støjniveau.