Sviluppo di metodi e procedure sperimentali per la caratterizzazione aeroacustica dei getti

The acoustic emission of air jets is a very important issue for the optimization of systems in the industrial sector. In this study, the jet behavior has been analyzed using different measurement techniques, evaluating the benefits and limitations of each of them. Non-invasive techniques have been chosen in order not to alter the measured field. Additionally, the techniques were selected among those that are sensitive to different physical quantities (acoustic and fluid dynamics), so that the correlations between the different phenomena can be assessed. 1. the dynamic tomographic interferometry The following techniques have been considered: 2. the sherografia 3. the acoustic beamforming 4. the acoustic holography The mentioned techniques allow the mapping of the pressure fluctuations in and around the jet. In particular, the fluid-dynamics measure, which is based on interferometry, does not require flow seeding. It can be concluded that among the above listed techniques, the TLI measurement is a very good one, providing extremely detailed information in terms of high resolution frequency analysis. The application of TLI combined with acoustic measurement using a reference microphone placed in the field near the jet exit, allows the development of a consistent analysis extrapolating the jet aeroacustic behavior only. The analysis time for this type of survey is extremely long. The shearography technique provides information about the jet behavior in low-frequency state. The measure is quite fast but it has limitations in terms of frequency bandwidth. The technique of measurement in far field beamforming provides good source localization through a quick view, but it does presents important limitations on the spatial resolution. In the acoustic holography technique through planar STSF (Spatial Transformation of Sound Field) in the near field, the assumptions about the STSF, ie having unrelated sources, are not met and this do not allow accurate measurements.

L'emissione acustica di getti d'aria è un problema molto importante per l'ottimizzazione dei sistemi nel settore industriale. In questa tesi il comportamento del getto è stato analizzato mediante diverse tecniche di misura, allo scopo di valutare le prestazioni e i limiti di ciascuna. Si sono scelte tecniche non invasive, allo scopo di non alterare il campo misurato. Inoltre le tecniche sono state selezionate tra quelle sensibili a diverse grandezze fisiche (acustiche e fluidodinamiche) allo scopo di valutare le correlazioni tra i diversi fenomeni. Si sono considerate: 1. l’interferometria dinamica tomografica 2. la sherografia 3. il beamforming acustico 4. l’olografia acustica Entrambe queste tecniche permettono la mappatura delle fluttuazioni di pressione all'interno e intorno al getto. In particolare, la misura fluido-dinamica, basata su interferometria, non necessita la presenza di inseminare il fluido. Si può concludere che delle tecniche appena esposte la tecnica di misura TLI è molto valida e in grado di fornire informazioni di estremo dettaglio in termini di analisi in frequenza ad altissima risoluzione. L’applicazione di TLI combinato alla misura acustica, tramite un microfono di riferimento posto in campo vicino al getto, permette di fare un’analisi coerente estrapolando il puro comportamento aeroacustico del getto. I tempi di analisi per questo tipo d’indagine sono estremamente lunghi. La tecnica shearography fornisce delle informazioni del comportamento in bassa frequenza del getto. La misura è piuttosto veloce, ma presenta dei limiti in termini di banda passante in frequenza. La tecnica di misura beamforming in far field è in grado di dare una buona localizzazione delle sorgenti, con una visualizzazione veloce, ma presenta importanti limiti in risoluzione spaziale. Per la tecnica di olografia acustica piana tramite STSF (Spatial Transformation of Sound Field) in near field, non sono soddisfatte le ipotesi del STSF cioè di avere sorgenti scorrelate e impedisce di avere una misura accurata.