Abstract
Passive control of the flow over a deep cavity at low subsonic velocity is considered in the present paper. The cavity length-to-depth aspect ratio is L/H = 0.2. particle image velocimetry (PIV) measurements characterized the flow over the cavity and show the influence of the control method on the cavity shear layer development. It is found that both the “cylinder” and the “shaped cylinder”, placed upstream from the cavity leading edge, result in the suppression of the aero-acoustic coupling and highly reduce the cavity noise. It should be noted that the vortical structures impinge at almost the same location near the cavity downstream corner with and without passive control. The present study allows to identify an innovative passive flow control method of cavity resonance. Indeed, the use of a “shaped cylinder” presents similar suppression of the cavity resonance as with the “cylinder” but with less impact on the cavity flow. The “shaped cylinder” results in a smaller shear layer growth than the cylinder. Velocity deficiency and turbulence levels are less pronounced using the “shaped cylinder”. The “cylinder” tends to diffuse the vorticity in the cavity shear layer and thus the location of the maximum vorticity is more affected as compared to the “shaped cylinder” control. The fact that the “shaped cylinder” is capable of suppressing the cavity resonance, despite the vortex shedding and the high frequency forcing being suppressed, is of high interest from fundamental and applied points of view.
Nous prenons ici en considération le contrôle passif d’un écoulement à faible vitesse subsonique sur une cavité. Le rapport longueur à profondeur de la cavité est L/H = 0.2. Les mesures de vélocimétrie par image de particule caractérisent l’écoulement au dessus de la cavité et montrent l’influence de la méthode de contrôle sur le développement de la couche de cisaillement de la cavité. Nous trouvons que le placement d’un cylindre ou d’un cylindre profilé placé en amont du bord d’attaque de la cavité, résulte en la suppression du couplage aéroacoustique et réduit fortement le bruit de cavité. Il faut noter que la structure tourbillonnante s’impose à pratiquement la même localisation près du coin aval de la cavité et sans contrôle passif. L’étude actuelle permet d’identifier une méthode innovante et passive pour contrôler la résonnance de cavité. En effet, l’utilisation d’un cylindre profilé présente des suppressions similaires à celles du cylindre, mais avec un impact plus faible sur l’écoulement de cavité. Les deficits de vitesse et les niveaux de turbulence sont moins prononcés avec le cylindre profilé. Le cylindre tend à diffuser la vorticité dans la couche de cisaillement de la cavité et ainsi la localisation du maximum de vorticité est plus affectée qu’avec le contrôle par le cylindre profilé. Le fait que le cylindre profilé soit capable de supprimer la résonance de la cavité, malgré que les structures tourbillonnaires et le forçage de haute fréquence soient amenuisés, est très intéressant d’un point de vue fondamental et appliqué. [Traduit par la Rédaction]