Modal deconvolution of baffled duct internal acoustics from external measurements and experimental evaluation
Déconvolution modale de l'acoustique interne d'un conduit bafflé à partir de mesures externes et évaluation expérimentale.
Résumé
For the sake of fuel consumption, aircraft engines are designed with a high bypass ratio. Fan noise is henceforth predominant with this engine architecture. To augment the bypass ratio, manufacturers increase the radius of the inlet at the expense of its length. Flush-mounted microphones provide discrete measurements to characterize the acoustic field inside the duct, but this strategy is difficult to achieve practically due to the lack of available space. This paper presents an inverse method estimating the acoustic field inside a cylindrical duct by mean of external measurements. The approach aims to minimise the error between the measured and modeled induct sound pressure fields. An optimized gradient descent algorithm is used to handle this. The configuration studied is a constant radius semiinfinite baffled duct. For now, no flow is considered. This simplified configuration is a first step before increasing the complexity towards realistic ones. The radiation model uses reflection coefficients at the baffled exit that are calculated according to Zorumski's method. The developed radiation model is compared with a multimodal method and CAA simulation. An experimental measurement campaign aims at evaluating the performances of the modal estimation method by exciting individual azimuthal modes inside the duct, thanks to wall-mounted loudspeakers. An antenna suitable for our configuration has been designed, inspired by previous works and based on the properties of the propagation model. An induct flush-mounted microphone antenna will provide modal amplitudes for comparison. Measurements with a foam plug inserted in the non-baffled duct end will assess the influence of the occurring acoustic reflections. Directivity measurements at the outlet of the baffled duct with a semicircular antenna are also presented and will validate the radiation model.
Dans le but de réduire la consommation de carburant, les moteurs d'avion sont conçus avec un taux de dilution élevé. Le bruit de soufflante est donc prédominant avec cette architecture de moteur. Pour augmenter le taux de dilution, les industriels augmentent le rayon d'entrée de la nacelle au détriment de sa longueur. Les microphones disposés en affleurement de la paroi interne fournissent des mesures non-intrusives pour caractériser le champ acoustique à l'intérieur du conduit, mais cette stratégie est difficile à mettre en œuvre en pratique en raison du manque d'espace disponible. Cet article présente une méthode inverse permettant d'estimer le champ acoustique à l'intérieur d'un conduit cylindrique au moyen de mesures externes. L'approche vise à minimiser l'erreur entre les champs de pression acoustique mesurés et modélisés dans le conduit. Un algorithme d'optimisation par descente de gradient est utilisé pour cela. La configuration étudiée est un conduit bafflé de longueur semi-infini et de rayon constant. Pour l'instant, aucun écoulement n'est pris en compte. Cette configuration simplifiée est une première étape avant d'augmenter la complexité vers des configurations réalistes. Le modèle de rayonnement utilise des coefficients de réflexion à la sortie bafflée calculés selon la méthode de Zorumski. Le modèle de rayonnement développé est comparé à une méthode multimodale et à une simulation CAA. Une campagne de mesure expérimentale vise à évaluer les performances de la méthode d'estimation modale en excitant individuellement des modes azimutaux à l'intérieur du conduit, grâce à des haut-parleurs montés sur les parois. Une antenne adaptée à notre configuration a été conçue, inspirée des précédents travaux et basée sur les propriétés du modèle de rayonnement. Une antenne de microphone disposés en affleurement de la parois interne du conduit fournira des amplitudes modales pour la comparaison. Des mesures avec un bouchon en mousse inséré à l'extrémité non bafflée du conduit évalueront l'influence des réflexions acoustiques qui se produisent. Des mesures de directivité à la sortie du conduit bafflé avec une antenne semi-circulaire sont également présentées et valideront le modèle de rayonnement.
| Origine | Accord explicite pour ce dépôt |
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