Non-Invasive Detection of Vortex Street Cavitation

Objective: This paper introduces a methodology for the non-intrusive detection of von Karman vortex street cavitation. It is based on the cyclostationary analysis of the airborne noise radiated by the collapsing bubbles. Materials and methods: A hydrodynamic profile is mounted in the test section of a high-speed cavitation tunnel, and the phenomenon is reproduced under controlled conditions of flow and pressure. The angle of incidence is kept constant. Flow velocity is varied to regulate the vortex generation frequency, and the pressure is adjusted to control the cavitation onset. High-speed photography is used to confirm the occurrence of cavitation in the core of the vortices. A laser vibrometer pointing to the upper surface of the profile validates the fluid-structure interaction due to the vortex shedding. A microphone is used to sense the sound produced by the phenomenon and transmitted to the environment. Results and discussion: The cyclic coherence showed uncoupled evidence of the periodic detachment of vortices and the presence or absence of cavitation in their cores, reaching values close to 0.7 for specific frequencies. Conclusion: A non-intrusive monitoring approach and a statistical indicator were implemented to allow the diagnosis of such phenomena.Objetivo: Este artículo presenta una metodología para la detección no invasiva de calles de vórtices de von Kármán cavitantes. Esta se basa en el análisis cicloestacionario del ruido que produce el colapso de las burbujas. Materiales y imtodos: Se montó un perfil hidrodinámico en la sección de prueba de un túnel de cavitación de alta velocidad y se reprodujo el fenómeno bajo condiciones controladas de flujo y presión. El ángulo de incidencia se mantuvo constante. Con la velocidad del flujo se regula la frecuencia de generación de vórtices; mientras que con la presión se controla la aparición de cavitación. Se utilizó fotografía de alta velocidad para confirmar la aparición de la cavitación en el núcleo de los vórtices. Un vibrómetro láser que apuntaba a la superficie superior del perfil valida la interacción fluido-estructura debida al desprendimiento de vórtices. Se usó un micrófono para registrar el sonido producido por el fenómeno y que se transmite al ambiente. Resultados y discusión: La coherencia cíclica mostró evidencia desacoplada del desprendimiento periódico de vórtices y de la presencia o ausencia de cavitación en sus núcleos, por lo que alcanzó valores cercanos a 0,7 para frecuencias específicas. Conclusión: Se implementó un enfoque de monitoreo no invasivo y un indicador estadístico que permiten el diagnóstico de tales fenómenos