ONDES SONORES PRODUITES PAR LE JET
La méthode des stries nous a permis de déceler une émission d'ondes sonores sphériques par un jet d’air de grande vitesse sans qu'aucun obstacle n’ait été introduit dans le jet (fig. 100 et 101).
Ces ondes sont visiblement centrées à l'endroit où le jet cesse de posséder un aspect périodique pour devenir turbulent; leur longueur d'onde (18,8 mm) correspond à une fréquence voisine de 18 000 c/s pour une pression réservoir de 4,7 kg/cm°.
On sait que lorsque le couteau de striation est horizontal, un même gradient de pression symétrique par rapport à un axe horizontal doit donner des
stries de tons opposés en vertu de la remarque faite plus haut (voir 2,2) et des stries de même ton pour une position verticale du couteau.
Or, on peut remarquer sur le striogramme 101 (couteau de striation vertical), qu'à une strie circulaire claire dans la partie supérieure de la photographie correspond une strie sombre de même rayon dans la partie inférieure, et inversement. Cette discontinuité de ton n'existe, par contre, pas sur le striogramme 100 (couteau de striation horizontal). Ceci s'explique par une opposition de phase des ondes sonores de chaque côté du jet. Ce déphasage de x a déjà été mentionné par A. POWELL, mais pour des « sons d’arête ».
On peut encore remarquer sur la figure 100, outre l'émission signalée qui se propage vers l’amont du jet, une deuxième émission de même fréquence se propageant vers l'aval et centrée sur l’orifice de sortie. On peut aussi voir sur cette même figure une troisième émission normale au jet, de fréquence double des précédentes, plus faible et étroite.
Fig. 102. — Jet de 8 mm Fig. 103. — Jet de 8 mm P, — 2,63 kg/em? N — 25120 Hz P, — 4,03 kg/em? N = 14640 Hz
L'étude de ces émissions est particulièrement intéressante; le phénomenc est, en effet, analogue aux jets de réacteurs, d’où les problèmes connexes d’insonorisation. Nous avons donc entrepris une étude systématique de la formation de ces ondes, de leur répartition spatiale et de leur fréquence.
Pour relever exactement les fréquences en fonction de la pression réservoir, nous avons utilisé, comime source de lumière du montage strioscopique, une lampe au néon alimentée par un ensemble hétérodyne-amplificateur.
On peut ainsi, en agissant sur la fréquence de l'éclairage stroboscopique, mettre en évidence une fréquence particulière des ondes émises. Ce procédé est une sorte de recherche spectrographique des fréquences.
Résultats obtenus.
Nous avons utilisé trois tuyères convergentes de révolution, de diamètres différents (8,6 et 4 mm) et, pour chacune d’elles, nous avons relevé à l’hétérodyne la fréquence émise lorsque nous observions les ondes en faisant varier RE vement la pression réservoir de 2,3 à 5 kg/cm° (en deçà et au delà de ces
ne
pressions, le phénomène étant soit trop faible, soit trop complexe pour faire des observations utiles).
Les relevés ainsi obtenus, joints à l’observation des striogrammes et des ombrogrammes, nous ont permis un certain nombre de remarques, à savoir :
1° la fréquence émise est une fonction décroissante de la pression réservoir P;; 2° il existe des discontinuités de fréquence divisant l'étendue des pressions possibles en trois domaines :
P, 29,1 kg/en® (fig. 102), 2,10 Pl, < 49 kg/enre (fig. 103), P, > 4,9 (dans ce dernier domaine, la turbulence est forte et plusieurs fréquences
semblent coexister) ;
3° on vérifie que la relation :
rend compte de l’ensemble du phénomène (courbes en trait plein de la fig. 104).
NE fréquence ultra-sonore émise;
V — vitesse du son;
d'— diamètre de’latuyere:
R — rapport de la pression réservoir et de la pression atmosphérique dans laquelle le jet s'écoule;
Re — rapport critique pour lequel la vitesse du son s'établit à l’orifice
de sortie.
Le coefficient «; est constant dans un domaine de pression défini précédemment :
— [æp] ” Le —
La correspondance avec les points expérimentaux est bonne, ainsi que lon peut s’en rendre compte sur la figure 104 et les tableaux I, IX et II:
4° les discontinuités de fréquence constatées ne sont pas dues au hasard mais, au contraire, sont très étroitement liées à la structure périodique du jet, laquelle présente précisément, aux pressions critiques 3,1 et 4,9 kg/cm°, des changements importants que nous avons pu observer sur des ombrogrammes.
Nous avons vu : aragr: > précé 5 $ i Es s G S VU au paragraphe précédent (2,3.2.2) que, pour déterminer a longueur d'onde des secti : ies dans jet l ng Fe des sections établies dans le jet, des formules plus où moins empiriques ont été proposées par divers auteurs; mais ces méthodes supposent que les chaînons conjoints du jet s é son * ége NN re J | ] ï, t de longueur égale. J. HARTMANN, seul, e différence entre la première longueur d’onde et les suivantes, qu’il
Les courbes en trait ; 1y = B plein représentent RUE ALE N UR 19 9 Pa g S = 4 mm Fréquences observees o 0 pour un Jet de révolution Pa a Dl-4 mm : ” S\=-6mm & e g|= 6 mm [es =
P. Pression réservoir en Kg/cm?
Fig. 104. — Jets de révolution (© = 8, 6, 4 mm) Relation entre la pression génératrice et la fréquence des ondes ultra-sonores émises
donne pour égales entre elles et inférieures à la première (tout au moins tant que
0 est inférieur à 15,9).
Pa
D'une série d’ombrogrammes intéressant plusieurs ajutages, nous avons tiré certaines remarques sur l'aspect du jet et la longueur respective des cellules qui pourraient expliquer la différence notable, selon les auteurs, des coefficients donnés dans la relation qui lie la longueur d’onde à la pression réservoir, les théories classiques n'étant valables que dans un intervalle restreint de conditions
d'expérience.
