Oscillations, Waves, and Interactions - GWDG

Sound absorption, sound amplification, and flow control in ducts 75
diameter 50 mm
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cavity depth 75 mm
metal screen
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cavities
(width 5 mm)
length 87.5 mm
cavity walls
(thickness 0.5 mm)
Figure 1. Dimensions of the mainly studied lining composed of 16 identical cavities: Resonance
frequencies: First radial mode: 840 Hz, second radial mode: 3294 Hz, first azimuthal
mode: 1113 Hz.
effects after some travelling distance and finally increase the turbulence of the flow.
So the main issue of these theoretical studies was the scattering of incoming sound
waves at the leading and possibly at the trailing edge of the compliant wall. Möhring
and Eversman [12] and Quinn and Howe [14] controversially discussed the possibility
that mean-flow energy can be converted to acoustic energy at the edges of lossless
liners depending on the choice of the so called unsteady Kutta condition;while the
real flow is approximated by potential flow, the Kutta condition is an assumption
about the singularity of the potential at the edge (see Ref. [17]).
This discussion and a theoretical study by Koch and Möhring [13] who also highlight
the influence of the Kutta condition on the amplitudes of the scattered sound
waves was a reason to start an experimental investigation which should decide on the
adequate choice of the Kutta condition. For this purpose a circular hard-walled flow
duct was constructed to include a short section with a compliant wall. The lining
was designed to have a well defined low-loss acoustic admittance. In addition, the
response of the wall displacement to the pressure field should be as local as possible.
Figure 1 shows a sequence of narrow annular cavities which meet these requirements
and which are connected to the interior of the flow duct through fine-meshed metal
screens to prevent the turbulent eddies to penetrate into the cavities.
The first experimental results however revealed that the original aim of the study
was hardly reachable because the wave propagation in the lined duct section exhibits
some significant differences to the assumptions which have been made in [12–14] and
which had been anticipated to guide the evaluation of our experimental results [18,19].
So the study of the unsteady Kutta condition, which basically is a study of the dynamics
of flow separation, was continued with other flow geometries and by other
means [20–24], and as a kind of compensation, the flow through the lined duct section
attracted our attention by a rather unexpected sound amplification that largely
differed from the phenomenon observed and described by Mechel [2,3], and even more
unexpectedly the static pressure drop along the lined duct section exhibited a strong