Experimental study on the Supersonic Jet Noise and Its Prediction

this paper the acoustic signature from a supersonic nozzle is measured and compared to the result of a program developed for a gas turbine noise prediction. In order to measure the jet Mach Number, the pressure and temperature at the settling chamber was measured along with pressures from a pitot-tube placed near the exit. The results are also compared to the ones obtained with a shadow graph technique. Jet noise produced by an imperfectly expanded jet contains shock associated noise, which consist of broadband noise and screech tone noise. For subsonic condition, the directivity is dominant to the downstream direction due to turbulence mixing noise. For supersonic conditions, however, the directivity is dominant toward upstream direction due to shock associated noise. The comparison with a jet exhaust noise prediction code shows good agreement at supersonic conditions but needs to be improved at subsonic speeds.

초음속 제트에서의 유동 특성 및 소음 예측에 관한 연구

본 논문에서는 초음속 제트로부터 유발되는 소음의 특성을 실험적으로 분석하고, 기존의 소음예측식을 사용하여 비교해 봄으로서 예측식의 적용가능 범위를 살펴보았다. 실험을 위하여 제작된 초음속제트 발생장치의 출구마하수를 측정하기 위하여 정체실의 온도, 압력과 함께 피토 튜브를 이용하였고, 결과를 쉐도우 그래프 가시화 방법을 사용하여 얻은 결과와 비교하였다. 제트소음의 스펙트럼을 관찰한 결과, 불완전 팽창의 제트 유동에서 발생하는 충격파 관련 소음인 광대역 소음과 스크리치 톤 소음의 경향이 나타는 것을 확인 할 수 있었다. 아음속 조건에서는 큰 난류 구조에 의해 발생되는 난류 혼합 소음에 의하여 흐름방향으로 강한 방향성을 나타내었고, 초음속 조건에서는 충격파 관련 소음이 흐름의 상류 방향으로도 강하게 전파됨을 확인 하였다. 그리고 제트 엔진의 소음 예측 프로그램인 ARP876D 코드를 이용하여 실험에서 측정한 스펙트럼과 비교해 본 결과 아음속 영역에서보다는 초음속 영역에서 더 좋은 결과를 보였다.