Abstract
The article is dedicated to the glowing memory of the talented Ukrainian scientist-mechanic, professor, doctor of physical and mathematical sciences Vyacheslav Vladimirovich Meleshko. The sound fields of several coherent vortex structures interacting with each other were calculated using the moment model (MZS-model) of the first and second orders. In the first-order MZS-model, vortices are described by point vortices, in the second-order MZS-model--by Kirchhoff vortices. Sound fields as a result of vortex interaction are calculated using the Lighthill's acoustic analogy under Powell's formulation. The spectrum of the sound field in the description of coherent vortices by point vortices is characterized by a single frequency band, which reflects the motion of the vortex centers of vortices (large-scale vortex movements). Taking into account the inner vortex dynamics leads to the expansion of spectrum and level increasing of calculated sound: the lower band describes the motion of the vorticity centers of spots, the higher band describes the internal dynamics of the vorticity. It is shown that large-scale vortex movements can be modeled by point vortices, when the sound spectrum of distributed vortices is clearly divided into bands and the width of the lower frequency band is close to the width of the sound spectrum from point vortices. The presence of an upper frequency band in the sound field of interacting vortex spots does not allow us to describe the distributed vortices as point vortices when constructing a sound source, since such a simplification leads to a significant underestimation of the level of the calculated sound field.
Highlights
Influence of the internal dynamics of the interacting coherent vortex structures to the generated sound field
The spectrum of the sound field in the description of coherent vortices by point vortices is characterized by a single frequency band, which reflects the motion of the vortex centers of vortices
Taking into account the inner vortex dynamics leads to the expansion of spectrum and level increasing of calculated sound: the lower band describes the motion of the vorticity centers of spots, the higher band describes the internal dynamics of the vorticity
Summary
Вплив внутрішньої динаміки когерентних вихрових структур, що взаємодіють між собою, на генероване звукове поле. На прикладах взаємодії декількох когерентних вихрових структур показано, що неврахування внутрішніх ступенів вільності вихорів при моделюванні течії суттєво впливає на розрахунки генерованого звукового поля, яке є результатом вихрової взаємодії. В статті на прикладі взаємодії декількох когерентних вихрових структур розвязуєься питання щодо впливу внутрішньої вихрової динаміки на розрахунковий рівень звукового поля, що генерується в результаті такої взаємодії. Проаналізуємо звукове поле від характерного випадку вихрової взаємодії вихорів Кірхгофа, а саме, обмінної взаємодії їхніх центрів завихреності: набіжна вихрова пара 1,3—EVстани, вихор 2—вихор Ренкіна (Rankine); площі вихорів однакові S1,2,3 0.495 , модуль завихреності | ел | 2.018 ; початкові координати вихорів: 1 (-20;3.5), 2(0;-1), 3(-20;2.5). Відзначимо, що в випадку тієї ж обмінної взаємодії, але коли всі вихори системи є EV-станами, звукове поле переважно формує внутрішня вихрова динаміка. В цьому випадку рівень звукового поля від плям приблизно на два порядки вищий за рівень звукового поля від еквівалентних вихрових точок
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
More From: Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Series: Physics and Mathematics
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.