Characteristics of Acoustic Damping Induced by Helmholtz Resonators with Various Geometric Factors in a Model Chamber

모형연소실내에서 헬름홀츠 공명기의 기하학적 형상 인자에 따른 음향 감쇠 특성

Acoustic design parameters of a Helmholtz resonator are studied experimentally and numerically for acoustic stability in a model acoustic tube. Acoustic damping is quantified by the amplitude of the fluid velocity in mass-spring-damper system. The length of an orifice, the volume of a cavity, and the diameters of an orifice and a cavity in the resonator are selected as design parameters for tuning of the resonator. It is found that acoustic damping capacity is increased by shorter orifice and longer cavity in the resonator. As the ratio of the orifice diameter to the cavity diameter increases in the resonator, the damping capacity decreases.

본 연구에서는 로켓엔진 연소기의 음향 불안정 억제를 위해 헬름홀츠 공명기의 음향학적 최적 설계 조건을 해석/실험적으로 연구하였다. 질량-스프링-댐퍼 시스템과의 유사성을 이용한 모델 식의 풀이를 통해 감쇠 성능을 정량화하였다. 헬름홀츠 공명기의 기하학적 형상 인자로 목의 길이와 공동의 크기, 목 및 공동의 직경을 선택하였다. 목의 길이가 짧아지고, 공동의 길이가 길어짐에 따라 흡음성능이 증가하고, 목과 공동의 직경비가 증가함에 따라 흡음성능은 감소하였다.