Domaine de l'invention
[0001] L'invention concerne les dispositifs destinés à réduire ou à éliminer le bruit aéro/hydro-dynamique d'un corps solide en mouvement relatif dans un fluide.
Etat de la technique
[0002] Lorsqu'un fluide (gaz ou liquide) et un corps solide immergé dans le fluide sont en mouvement relatif l'un par rapport à l'autre, l'écoulement du fluide autour du corps solide provoque un bruit aérodynamique ou hydrodynamique causé principalement par les turbulences et la cavitation découlant de ce mouvement.
[0003] C'est le cas, par exemple, de pales de ventilateur, d'éolienne ou de pompe, de mats soumis au vent, d'hélices de bateau ou d'avion, d'ailes d'avion,
de rotors d'hélicoptère.
[0004] La réduction de ce bruit aéro/hydro-dynamique est généralement traitée en déterminant une forme et une configuration appropriées pour le corps solide immergé dans le fluide, afin d'éliminer les effets des turbulences, de la cavitation, etc. On connaît des systèmes de réduction de bruit actifs (demande de brevet japonais JP 2003 254 227) et passifs, avec parmi ces derniers l'introduction de cavités absorbantes ou résonantes (demande PCT WO0198653) et la disposition dans la partie arrière du corps solide d'orifices laissant passer le fluide ou permettant de l'éjecter (Brevet JP2003 254 225)
.
Résumé de l'invention
[0005] La présente invention est destinée à réduire ou à éliminer le bruit aérodynamique ou hydrodynamique d'un corps solide en mouvement relatif dans un fluide en séparant et guidant l'écoulement du fluide au moyen d'un dispositif composé de filaments et appliqué le long de la partie arrière du corps solide par rapport au sens d'écoulement du fluide, c'est-à-dire sur le bord de fuite du corps solide.
[0006] Le terme "filament" désigne ici collectivement des corps tels que fibres, fils, brins, moustaches, cils, ainsi que des rubans, etc., dont la section est faible par rapport à la longueur. La section de ces filaments pouvant être circulaire ou rectangulaire.
Dans le cas d'une section rectangulaire, la hauteur doit être faible par rapport à la largeur de façon à générer une nappe.
[0007] Les filaments peuvent être séparés les uns des autres ou mis en contact.
Description détaillée de l'invention
[0008]
<tb>La fig. 1<sep>est une représentation générale du dispositif.
<tb>La fig. 2<sep>est une représentation générale du dispositif avec fixation élastique des filaments.
[0009] Le texte qui suit décrit un exemple, parmi d'autres, d'un mode de réalisation donnant l'effet désiré.
[0010] Pour la compréhension générale, la description se réfère à la Fig.1 représentant une pale tournant dans l'air, par exemple la pale d'une hélice d'avion, la pale d'un hélicoptère ou la pale d'une éolienne.
Ce mouvement génère un bruit provenant principalement des turbulences au bord de fuite de la pale.
[0011] Le dispositif selon l'invention se compose d'une rangée de filaments artificiels souples (1), dont le nombre, la densité, la section, la longueur et la rigidité dépendent des dimensions et de la configuration de la pale (2), ainsi que de sa vitesse relative dans l'air, afin que la surface de séparation (3) matérialisée par l'ensemble des filaments dans l'écoulement d'air soit déformable et perméable à l'air.
[0012] Les filaments rectilignes (de préférence en Kevlar pour assurer une bonne résistance à l'érosion) sont de section circulaire et sont implantés l'un contre l'autre en suivant le bord de fuite de la pale.
[0013] De préférence,
la longueur des filaments est supérieure à 20% de la largeur de la pale et leur section est telle que leur rapport de forme (longueur par rapport à la largeur) soit supérieur à 100.
[0014] La rigidité des filaments est telle qu'ils conservent une forme et une orientation stables en présence de la force de gravitation lorsque la pale est au repos.
[0015] Une diminution accrue du bruit est obtenue en réduisant la section des filaments, pour autant que la condition ci-dessus soit respectée.
[0016] La rangée de filaments est disposée dans le prolongement du bord de fuite (4) et dirigée vers l'arrière, en suivant le sens d'écoulement de l'air (5).
Le dispositif constitue ainsi une zone qui assure une transition progressive entre les écoulements laminaire (8) et turbulent (6) entourant la pale (2).
[0017] Lorsque la pale est en rotation, les filaments se positionnent et adaptent leur forme automatiquement sous l'action des forces aérodynamiques auxquelles ils sont soumis et ils séparent progressivement les tourbillons (6) du bord de fuite de la pale en réduisant le bruit.
[0018] Selon le mode de réalisation illustré sur la fig.
2, la fixation des filaments (1) sur le corps solide est réalisée par l'intermédiaire d'un corps élastique (7), ce qui offre une transition plus douce entre la rigidité du corps solide et la souplesse des filaments.
[0019] Des mesures effectuées sur une maquette montrent que le dispositif fournit une réduction significative du bruit pour une pale munie de l'invention par rapport à une pale sans ce même dispositif.
Cette réduction du bruit est supérieure à 5 dB pour toutes les fréquences mesurées et elle peut atteindre 12 dB pour certaines fréquences.
[0020] Le dispositif selon l'invention peut être avantageusement utilisé dans de nombreux domaines, notamment dans le domaine des transports publics ou privés (voitures, trains, bateaux, avions, etc.).
Dans le domaine militaire, il peut être utilisé avec des moyens de transport terrestres, aéronautiques ou sous-marins qui doivent se déplacer furtivement pour éviter la détection.
Field of the invention
The invention relates to devices for reducing or eliminating the aero / hydro-dynamic noise of a solid body in relative motion in a fluid.
State of the art
When a fluid (gas or liquid) and a solid body immersed in the fluid are in relative motion relative to each other, the flow of fluid around the solid body causes an aerodynamic or hydrodynamic noise caused mainly by the turbulence and cavitation arising from this movement.
[0003] This is the case, for example, of fan blades, wind turbine blades or pump blades, weather-resistant mats, boat or airplane propellers, airplane wings,
of helicopter rotors.
[0004] The reduction of this aero / hydro-dynamic noise is generally treated by determining a suitable shape and configuration for the solid body immersed in the fluid, in order to eliminate the effects of turbulence, cavitation, etc. Active noise reduction systems (Japanese patent application JP 2003 254 227) and passive ones are known, with among them the introduction of absorbent or resonant cavities (PCT application WO0198653) and the arrangement in the rear part of the solid body of orifices allowing the fluid to pass or allowing it to be ejected (Patent JP2003 254 225)
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Summary of the invention
The present invention is intended to reduce or eliminate the aerodynamic or hydrodynamic noise of a solid body in relative motion in a fluid by separating and guiding the flow of the fluid by means of a device composed of filaments and applied the along the back of the solid body with respect to the direction of flow of the fluid, that is to say on the trailing edge of the solid body.
The term "filament" here collectively refers to bodies such as fibers, yarns, strands, whiskers, eyelashes, and ribbons, etc., whose section is small in relation to the length. The section of these filaments can be circular or rectangular.
In the case of a rectangular section, the height must be small relative to the width so as to generate a sheet.
The filaments may be separated from one another or brought into contact.
Detailed description of the invention
[0008]
<tb> Fig. 1 <sep> is a general representation of the device.
<tb> Fig. 2 <sep> is a general representation of the device with elastic fixation of the filaments.
[0009] The following text describes an example, among others, of an embodiment giving the desired effect.
For general understanding, the description refers to Fig.1 showing a rotating blade in the air, for example the blade of an airplane propeller, the blade of a helicopter or the blade of a wind turbine.
This movement generates noise mainly from turbulence at the trailing edge of the blade.
The device according to the invention consists of a row of flexible artificial filaments (1), the number, density, section, length and rigidity of which depend on the dimensions and configuration of the blade (2). ), as well as its relative speed in the air, so that the separation surface (3) materialized by the set of filaments in the air flow is deformable and permeable to air.
The rectilinear filaments (preferably Kevlar to ensure good erosion resistance) are of circular section and are implanted against each other following the trailing edge of the blade.
[0013] Preferably,
the length of the filaments is greater than 20% of the width of the blade and their section is such that their aspect ratio (length relative to the width) is greater than 100.
The rigidity of the filaments is such that they retain a stable shape and orientation in the presence of the gravitational force when the blade is at rest.
An increased noise reduction is obtained by reducing the cross section of the filaments, provided that the above condition is met.
The row of filaments is disposed in the extension of the trailing edge (4) and directed rearward, following the direction of flow of air (5).
The device thus constitutes a zone which ensures a progressive transition between the laminar (8) and turbulent (6) flows surrounding the blade (2).
When the blade is rotating, the filaments are positioned and automatically adapt their shape under the action of the aerodynamic forces to which they are subjected and they gradually separate the vortices (6) from the trailing edge of the blade by reducing the noise .
According to the embodiment illustrated in FIG.
2, the fixing of the filaments (1) on the solid body is performed by means of an elastic body (7), which provides a softer transition between the rigidity of the solid body and the flexibility of the filaments.
Measurements made on a model show that the device provides a significant reduction in noise for a blade provided with the invention with respect to a blade without the same device.
This noise reduction is greater than 5 dB for all frequencies measured and can reach 12 dB for some frequencies.
The device according to the invention can be advantageously used in many fields, particularly in the field of public or private transport (cars, trains, boats, airplanes, etc.).
In the military field, it can be used with terrestrial, aeronautical or submarine means of transport which must move stealthily to avoid detection.