Los tubos expansibles con placas de orificio se utilizan a menudo como silenciadores en maquinaria de fluidos. Sin embargo, se pueden generar sonidos tonales intensos a partir del flujo a través de estos tubos en expansión. Sin embargo, el flujo y el sonido en configuraciones tan complejas no se comprenden bien.

Para comprender el mecanismo del sonido tonal procedente de un flujo a través de un tubo circular en expansión con dos placas de orificio y las condiciones de una intensa radiación acústica, se estudiaron directamente el flujo y los campos acústicos basándose en una metodología computacional a gran escala desarrollada por el grupo del profesor Yokoyama en la Universidad Tecnológica de Toyohashi en colaboración con KOBE STEEL, LTD.

Los resultados computacionales muestran que la radiación del sonido tonal se produce debido a la colisión de los vórtices con las placas de orificio o el borde aguas abajo del tubo en expansión. Se descubrió que las estructuras de vórtice cambiaban con la velocidad y el radio del orificio, donde aparecían vórtices espirales, anillos de vórtice y vórtices en forma de arco. Este cambio provocó variaciones en la frecuencia y el modo del sonido primario. Los resultados fueron publicados en Física de Fluidos .

Con base en los hallazgos de este estudio, en el futuro se planean investigaciones y desarrollo para la realización de un sistema con un bajo costo ambiental, que incluya maquinaria de fluidos. Durante el desarrollo de la metodología computacional, se realizan experimentos en túnel de viento en diversas condiciones y los resultados se comparan con los previstos para validar los métodos computacionales.

Aunque se ha aclarado la generación de varios vórtices, como los vórtices espirales y el modo acústico correspondiente, el mecanismo básico para la generación de estos vórtices no se comprende completamente y requiere más investigaciones en el futuro.