Study on Supersonic Jet Noise Reduction Using a Mesh Screen

메쉬 스크린을 이용한 초음속 제트소음 저감법에 관한 실험적 연구

This paper describes experimental work to control supersonic jet noise using a mesh screen that is placed at the nozzle exit plane. The mesh screen is a wire-gauze screen that is made of long stainless wires with a very small diameter. The nozzle pressure ratio is varied to obtain the supersonic jets which are operated in a wide range of over-expanded to moderately under-expanded jets. In order to perturb mainly the initial jet shear layer, the hole is perforated in the central part of the mesh screen. The hole size is varied to investigate the noise control effectiveness of the mesh screen. A schlieren optical system is used to visualize the flow fields of supersonic jet with and without the mesh screen device. Acoustic measurement is performed to obtain the OASPL and noise spectra. The results obtained show that the present mesh screen device leads to a substantial suppression of jet screech tones. The hole size is an important factor in reducing the supersonic jet noise. For over-expanded jets, the noise control effectiveness of the mesh screen appears more significant, compared to correctly and under-expanded jets

본 논문에서는 노즐출구 단면에 설치된 메쉬 스크린을 이용하여 초음속 제트 소음 제어하기 위한 실험을 수행하였다. 메쉬 스크린은 미소 직경을 가진 스테인레스 철사들로 만들어졌으며 철망 형태이다. 노즐 압력비는 과팽창에서 부족팽창된 초음속 제트를 얻기 위해 다양하게 변화시켰다. 초기 제트 전단층을 교란하기 위해, 메쉬 스크린의 중앙 부분에 구멍을 만들었으며 그 구멍크기는 메쉬 스크린의 소음 저감효과를 조사하기 위해 변화시켰다. 유동장을 가시화하기 위해 쉴리렌 광학 장치를 사용하였고 OASPL과 소음 스펙트럼을 얻기 위해 음향을 측정하였다. 본 실험으로부터 얻어진 결과는 메쉬 스크린이 스크리치 톤을 상당히 억제하였으며, 메쉬 스크린의 구멍크기는 초음속 제트 소음을 저감하는 중요한 인자였다. 과팽창된 제트인 경우, 소음 저감효과는 적정팽창과 부족팽창된 제트에서의 저감효과보다 매우 크게 나타났다.