Les tuyaux expansibles avec plaques à orifices sont souvent utilisés comme silencieux dans les machines à fluides. Cependant, des sons tonals intenses peuvent être générés par le flux traversant ces tuyaux en expansion. Pourtant, le flux et le son dans des configurations aussi complexes ne sont pas bien compris.

Pour comprendre le mécanisme du son tonal provenant d'un écoulement à travers un tuyau circulaire en expansion avec deux plaques à orifices et les conditions d'un rayonnement acoustique intense, l'écoulement et les champs acoustiques ont été directement étudiés sur la base d'une méthodologie informatique à grande échelle développée par le groupe du professeur Yokoyama à l'Université de technologie de Toyohashi en collaboration avec KOBE STEEL, LTD.

Les résultats informatiques montrent que le rayonnement sonore tonal se produit en raison de la collision des tourbillons avec les plaques à orifices ou le bord aval du tuyau en expansion. Il a été constaté que les structures tourbillonnaires changeaient avec la vitesse et le rayon de l'orifice, où apparaissaient des tourbillons en spirale, des anneaux de vortex et des vortex en forme d'arc. Ce changement a entraîné des variations dans la fréquence et le mode du son primaire. Les résultats ont été publiés dans Physics of Fluids .

Sur la base des résultats de cette étude, des travaux de recherche et de développement pour la réalisation d'un système à faible coût environnemental, comprenant des machines à fluides, sont prévus à l'avenir. Au cours du développement de la méthodologie informatique, des expériences en soufflerie sont réalisées dans diverses conditions et les résultats sont comparés à ceux prévus pour valider les méthodes informatiques.

Bien que la génération de divers vortex, tels que les vortex en spirale et le mode acoustique correspondant, soit clarifiée, le mécanisme de base de la génération de ces vortex n'est pas complètement compris et nécessite des recherches plus approfondies dans le futur.