Cavity flows control by High Frequency Forcing

Abstract

En la superficie de vehículos, tales como aviones, automóviles y trenes, las cavidades abiertas son una importante fuente de ruido generado aerodinámicamente, de aumento de la resistencia y de peligrosas fluctuaciones de presión. Diversos métodos han sido probados para suprimir estos efectos no deseados; algunos de los cuales han logrado un éxito parcial. En general, puede observarse que los métodos que son simples, económicos y fáciles de aplicar logran un efecto limitado a un rango operacional pequeño, mientras que aquellos que ofrecen un rango operacional más amplio son complejos y onerosos. Recientemente se ha descubierto que excitando el flujo a altas frecuencias es posible suprimir los efectos no deseados en un amplio rango de condiciones de flujo. Además, este forzado puede ser generado por una simple estela de Von Karman. De este modo ambas ventajas, simplicidad y amplio rango operacional, pueden ser logradas al mismo tiempo. El mecanismo físico subyacente al Control de Flujo en Cavidades por Forzado de Alta Frecuencia no está claramente comprendido aún. El autor de la presente tesis se propone ofrecer una explicación física para el mismo, basada en el análisis de los datos adquiridos con la técnica de PIV resuelto en el tiempo.

In the surfaces of vehicles, such as airplanes, cars and trains, open cavities are an important source of aerodynamically generated noise, drag increase, and dangerous pressure fluctuations. Many different methods have been tested to suppress these undesired effects; some of them reached a partial success. In general, it can be seen that methods which are simple, economic and easy to apply achieve an effect that is restricted to a small operational range, while those which offer a wider operational range are complex and expensive. It has been recently discovered that exciting the flow at high frequencies it is possible to suppress or weaken the undesired effects in a wide range of flow conditions. Additionally, this forcing can be generated by a simple Von Karman wake. In this way both advantages, simplicity and a wide operational range, can be achieved at the same time. The physical mechanisms leading to cavity flow control by high frequency forcing is not well understood yet. The author of this thesis intends to offer a contribution toward a physical explanation for them, based on the analysis of data acquired with the Time Resolved PIV technique.