Comptes Rendus
Shear-layer acoustic radiation in an excited subsonic jet: models for vortex pairing and superdirective noise
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 10, pp. 754-761.

The pressure field generated by a cylindrical boundary pressure wave with spatial modulation is calculated. This model is confronted to the experimental results in order to explain the two observed radiation patterns associated with subharmonic fluctuations in an excited jet shear-layer, namely either a superdirective emission, or a vortex pairing type of radiation with extinction angle. Regarding the far field, the superdirective pattern is recovered by using a generalized Gaussian as a modulation function and the vortex pairing features by a two lobe sinusoidal modulation, in agreement with the experimental description of the near pressure field. Regarding the near field, its exponential decay is also recovered in both cases.

Le champ de pression produit par une condition aux limites de forme cylindrique constituée d'une onde de pression modulée spatialement est calculé. Ce modèle est confronté aux résultats expérimentaux relatés afin d'expliquer les deux types de rayonnement observés des fluctuations sous-harmoniques d'une couche de cisaillement d'un jet excité, à savoir soit une émission superdirective, soit un rayonnement d'appariement tourbillonnaire avec angle d'extinction. Concernant le champ lointain, le diagramme acoustique superdirectif est retrouvé en utilisant une gaussienne généralisée comme fonction de modulation et les caractéristiques du rayonnement d'appariement tourbillonnaire à l'aide d'une modulation formée de deux arches sinusoïdales, en accord avec la description expérimentale du champ proche. Concernant le champ proche, sa décroissance exponentielle est aussi retrouvée dans les deux cas.

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DOI: 10.1016/j.crme.2005.08.003
Keywords: Fluid mechanics, Vortex pairing noise, Superdirective acoustic radiation
Mot clés : Mécanique des fluides, Bruit d'appariement de tourbillons, Rayonnement acoustique superdirectif

Vincent Fleury 1; Christophe Bailly 1; Daniel Juvé 1

1 Laboratoire de mécanique des fluides et d'acoustique, UMR CNRS 5509 & École centrale de Lyon, 36, avenue Guy de Collongue, 69134 Ecully cedex, France
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Vincent Fleury; Christophe Bailly; Daniel Juvé. Shear-layer acoustic radiation in an excited subsonic jet: models for vortex pairing and superdirective noise. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 10, pp. 754-761. doi : 10.1016/j.crme.2005.08.003. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2005.08.003/

[1] V. Fleury, C. Bailly, D. Juvé, Shear-layer acoustic radiation in an excited subsonic jet: Experimental study, C. R. Mecanique 333 (2005), in this issue

[2] J.E. Bridges, Application of coherent structure and vortex sound theories to jet noise, Ph.D. Dissertation, University of Houston, 1990

[3] J. Laufer; T.-C. Yen Noise generation by a low-Mach-number jet, J. Fluid Mech., Volume 134 (1983), pp. 1-31

[4] D.G. Crighton; P. Huerre Shear-layer fluctuating pressure and superdirective acoustic sources, J. Fluid Mech., Volume 220 (1990), pp. 355-368

[5] J.E. Bridges; F. Hussain Direct evaluation of aeroacoustic theory in a jet, J. Fluid Mech., Volume 240 (1992), pp. 469-501

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