Vista dall'alto (in alto) e vista in sezione trasversale (in basso). L'attuatore al plasma è costituito da elettrodi superiore e inferiore e uno strato dielettrico tra di loro. Credito:TOYOHASHI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY.
Un team di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Toyohashi University of Technology ha sviluppato un metodo per ridurre il rumore aerodinamico tramite plasma. Flusso in cavità, come il flusso intorno ai varchi dei treni ad alta velocità, spesso irradia rumore aerodinamico. È stato applicato un flusso di induzione dell'attuatore al plasma per sopprimere questo rumore. Spegnendo periodicamente l'alimentazione dell'attuatore al plasma, è stata osservata una maggiore riduzione del livello di pressione sonora rispetto al funzionamento continuo a parità di consumo energetico.
Un team di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Toyohashi University of Technology ha sviluppato un metodo per ridurre il rumore aerodinamico tramite la generazione di plasma nell'aria. Il flusso su un foro o una forma concava è definito flusso di cavità, dove spesso viene irradiato il rumore aerodinamico. L'attuatore al plasma è un dispositivo in grado di indurre vari flussi d'aria tramite la generazione di plasma. Così, è stato applicato un attuatore al plasma per sopprimere questo rumore. Il team ha dimostrato una riduzione del rumore aerodinamico di un massimo di 35 dB. Per di più, lo spegnimento periodico dell'attuatore al plasma ad una frequenza opportuna ha portato ad una maggiore riduzione dei livelli sonori rispetto al funzionamento continuo dell'attuatore al plasma a parità di potenza assorbita. I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati in Fisica dei fluidi il 9 ottobre 2020.
Il suono aerodinamico spesso si irradia da un flusso di cavità, come il flusso intorno ai varchi dei treni ad alta velocità e le configurazioni dei carrelli di atterraggio degli aerei. Dato che questo rumore è fastidioso per i passeggeri, è necessario ridurre questo rumore. Recentemente, un dispositivo indotto dal flusso costituito da elettrodi superiore e inferiore e uno strato dielettrico tra di loro, definito come attuatore al plasma, è stato utilizzato per il controllo del flusso.
Caso non controllato (a sinistra) e caso controllato (a destra). I vortici su larga scala possono causare intensi livelli di suono, che può essere indebolito introducendo il controllo tramite un attuatore al plasma. Credito:TOYOHASHI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY.
Un team di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Toyohashi University of Technology ha dimostrato che l'attuatore al plasma ha indebolito con successo i vortici che possono causare livelli intensi di suono. Così, il rumore aerodinamico dal flusso della cavità è stato ridotto, e la riduzione massima del livello sonoro corrispondeva a 35 dB. Per di più, per ridurre la potenza richiesta per azionare l'attuatore al plasma, l'attuatore al plasma veniva periodicamente spento. Questo tipo di guida è definito come "controllo intermittente". Il controllo intermittente a una frequenza appropriata porta a una maggiore riduzione del rumore rispetto al controllo continuo a parità di consumo energetico. Le simulazioni di flusso e suono in un supercomputer hanno chiarito l'indebolimento dei vortici, che causano un suono intenso, sotto il controllo tramite un attuatore al plasma. Inoltre, il tono della cavità è stato continuamente ridotto anche tramite un controllo intermittente ad una frequenza appropriata.
Il pennarello nero indica il controllo continuo. Altri colori indicano controlli intermittenti a diverse frequenze intermittenti, dove Sti indica la frequenza intermittente adimensionale. Credito:TOYOHASHI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY.
Il meccanismo della radiazione acustica dal flusso della cavità è simile a quello di un fischio. Se un dito viene spostato verso o dalla bocca durante il fischio, il fischio si interrompe e inizia. È importante considerare l'effetto della velocità con cui si muove il dito. Per di più, è importante determinare se il tono può essere interrotto da un movimento sufficientemente veloce. Utilizzando il tempo di risposta rapido dell'attuatore al plasma, i risultati di questo studio hanno risposto a questa domanda. I risultati hanno indicato una riduzione continua del tono tramite il controllo ad una frequenza appropriata, che dipende dalle configurazioni del flusso della cavità.
L'attuatore del plasma presenta ancora problemi a causa della limitazione della velocità del flusso indotto e del trattamento della generazione di ozono con il plasma. Però, il team di ricerca ritiene che questo metodo di riduzione del rumore porti direttamente o indirettamente alla progettazione di veicoli di trasporto confortevoli. Il rumore aerodinamico pone un problema quando si aumenta la velocità dei veicoli di trasporto. Quindi, lo sviluppo di un meccanismo di riduzione del rumore aerodinamico può portare a veicoli di trasporto più veloci con livelli di rumore inferiori.
