Vue de dessus (en haut) et vue en coupe (en bas). L'actionneur à plasma se compose d'électrodes supérieure et inférieure et d'une couche diélectrique entre elles. Crédit :UNIVERSITÉ DE TECHNOLOGIE TOYOHASHI.
Une équipe de recherche du département de génie mécanique de l'université de technologie de Toyohashi a mis au point une méthode de réduction du bruit aérodynamique par plasma. Flux de cavité, tels que le flux autour des vides de voitures des trains à grande vitesse, émet souvent un bruit aérodynamique. Un actionneur plasma induisant un flux a été appliqué pour supprimer ce bruit. En coupant périodiquement l'alimentation de l'actionneur à plasma, une réduction plus importante du niveau de pression acoustique a été observée par rapport à un fonctionnement continu avec la même consommation d'énergie.
Une équipe de recherche du département de génie mécanique de l'université de technologie de Toyohashi a développé une méthode pour réduire le bruit aérodynamique via la génération de plasma dans l'air. L'écoulement sur un trou ou une forme concave est appelé écoulement de cavité, où le bruit aérodynamique est souvent rayonné. L'actionneur plasma est un dispositif qui peut induire différents flux d'air via la génération de plasma. Ainsi, un actionneur à plasma a été appliqué pour supprimer ce bruit. L'équipe a démontré une réduction du bruit aérodynamique d'un maximum de 35 dB. Par ailleurs, l'arrêt périodique de l'actionneur à plasma à une fréquence appropriée a conduit à une réduction plus élevée des niveaux sonores par rapport au fonctionnement continu de l'actionneur à plasma avec la même consommation d'énergie. Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans Physique des fluides le 9 octobre 2020.
Le son aérodynamique émane souvent d'un écoulement de cavité, tels que l'écoulement autour des espaces de voitures des trains à grande vitesse et des configurations de trains d'atterrissage d'avions. Étant donné que ce bruit est inconfortable pour les passagers, il faut réduire ce bruit. Récemment, un dispositif induit par écoulement constitué d'électrodes supérieure et inférieure et d'une couche diélectrique entre elles, appelé actionneur à plasma, a été utilisé pour le contrôle du débit.
Cas non contrôlé (à gauche) et cas contrôlé (à droite). Les tourbillons à grande échelle peuvent provoquer des niveaux sonores intenses, qui peut être affaibli en introduisant une commande via un actionneur plasma. Crédit :UNIVERSITÉ DE TECHNOLOGIE TOYOHASHI.
Une équipe de recherche du département de génie mécanique de l'université de technologie de Toyohashi a démontré que l'actionneur à plasma affaiblissait avec succès les tourbillons pouvant provoquer des niveaux sonores intenses. Ainsi, le bruit aérodynamique de l'écoulement de la cavité a été réduit, et la réduction maximale du niveau sonore correspond à 35 dB. Par ailleurs, de réduire la puissance nécessaire à l'entraînement de l'actionneur à plasma, l'actionneur à plasma était périodiquement éteint. Ce type de conduite est appelé "contrôle intermittent". Le contrôle intermittent à une fréquence appropriée conduit à une réduction du bruit plus élevée par rapport au contrôle continu avec la même consommation d'énergie. Les simulations d'écoulement et de son dans un supercalculateur ont permis de clarifier l'affaiblissement des tourbillons, qui provoquent un son intense, sous le contrôle via un actionneur plasma. De plus, la tonalité de la cavité a été continuellement réduite même via un contrôle intermittent à une fréquence appropriée.
Le marqueur noir indique un contrôle continu. D'autres couleurs indiquent des commandes intermittentes à différentes fréquences intermittentes, où Sti désigne la fréquence intermittente non dimensionnelle. Crédit :UNIVERSITÉ DE TECHNOLOGIE TOYOHASHI.
Le mécanisme du rayonnement acoustique du flux de la cavité est similaire à celui d'un sifflet. Si un doigt est déplacé vers ou depuis la bouche pendant le sifflement, le coup de sifflet s'arrête et démarre. Il est important de considérer l'effet de la vitesse à laquelle le doigt est déplacé. Par ailleurs, il est important de déterminer si le son peut être arrêté par un mouvement suffisamment rapide. En utilisant la réponse rapide de l'actionneur à plasma, les résultats de cette étude ont abordé cette question. Les résultats ont indiqué une réduction continue de la tonalité via un contrôle à une fréquence appropriée, qui dépend des configurations d'écoulement de la cavité.
L'actionneur à plasma présente toujours des problèmes dus à la limitation de la vitesse d'écoulement induite et au traitement de la génération d'ozone avec le plasma. Cependant, l'équipe de recherche estime que cette méthode de réduction du bruit conduit directement ou indirectement à la conception de véhicules de transport confortables. Le bruit aérodynamique pose problème lorsque la vitesse des véhicules de transport est augmentée. D'où, le développement d'un mécanisme de réduction du bruit aérodynamique peut conduire à des véhicules de transport plus rapides et moins bruyants.
