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The Donaldson trailing edge - No more fin hum!

Published 2020-07-07, updated 2020-07-07, in: Surf, SUP, french (tags: edit)
us.png English:

No more humming foils and fins!

At last, I have found a good video explaining how to suppress the vibration of fins and foils, and giving the name of this technique : the Donaldson trailing edge, described in 1956 by ... Donaldson

Up to now, I had only seen the diagrams for symmetrical foils but this video goes into the details and show that you must sand the inner face of asymmetrical foil (flat one), not the curved one.

Thanks to Mario Legenstein from Levitaz for the video:
fr.png Français:

La fin des sifflements des dérives, ailerons et foils

Je suis enfin tombé sur une vidéo de Mario Legenstein, de chez Levitaz, qui explique en détail la méthode et les principes pour supprimer le sifflement. En Anglais, mais avec titrages pour les points importants, et un accent "Deutsche Qualität" facile à comprendre pour nos oreilles Françaises.

Et j'ai pu avoir enfin un nom sur la technique la plus simple et efficace pour contrer cela: Le "Donaldson trailing edge" décrit en 1956 (Ou: le bord de fuite de Donaldson"). Faire un arrondi sur le bord de fuite pour ancrer les tourbillons en un seul point. Et j'ai réaliser que je faisais cet arrondi à l'envers, sur l'extrados, au lieu de le faire sur l'intrados.

I thus also learned that the effect causing the humming is "Vortex Shedding", aka the "Von Kármán effect". On thick trailing edges, vortexes are created alternatively on the two sides of the trailing edge, and they push and pull on it at a frequency depending of the speed and the edge geometry. These alternating forces make the foil or fin vibrate and hum.

J'ai pu y apprendre que le phénomène est le "Von Kármán effect" (En Français: l'allée de tourbillons de Karman). Si le bord de fuite est épais, des tourbillons (vortex) se forment alternativement de chaque coté. Ils poussent et tirent en rythme sur le bord de fuite, et si ce rythme correspond à une des harmoniques de vibration de la dérive, aileron ou foil, elle entre en résonance et se met à fortement vibrer et émettre un sifflement.

2kiQcrx.png
You can google "Donaldson trailing edge" to find many detailed references. For instance:

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/22/3/032045 https://pdfs.semanticscholar.org/6c26/a77b5f59145758ad1fa3ab72f179bb2601cd.pdf

And these wind tinnel images show the alternating vortexes creating the vibrations on a blunt edge on the left, and how the Donaldson edge locks the vortex in place on the right:

Du coup, on peut Googler "Donaldson trailing edge" et tomber sur plein de papiers sur la théorie, par exemple

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/22/3/032045 https://pdfs.semanticscholar.org/6c26/a77b5f59145758ad1fa3ab72f179bb2601cd.pdf

Et avec ces images en soufflerie, on voit à gauche les vortexs alterner entre bords haut et bas, ce qui crée les vibrations. Mais le "bord Donaldson" à droite bloque les vortexs sur la pointe
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This von Kármán effect is what makes ropes whistle in the wind, can destroy underwater pipelines, and can destroy bridges when they vibrate in sync with the wind, such as the famous Tacoma bridge: https://aerospaceengineeringblog.com/the-von-karman-vortex-street-and-tacoma-narrows-disaster/

Spiral ridges are added to chimneys to prevent the effect: https://www.spartaengineering.com/vortex-shedding-and-tall-structures/

And it happens also at wide scale, and can be seen from space:


Note: I first posted this article on: https://www.seabreeze.com.au/forums/Stand-Up-Paddle/SUP/The-definitive-solution-to-fins-and-foils-whistling-humming--The--Donaldson-trailing-edge-

A noter que cet effet vibratoire de von Kármán est ce qui fait siffler les cordages dans le vent, détruire des pipelines sous-marins, et peut détruire des ponts avec le vent, notamment le fameux pont de Tacoma: https://aerospaceengineeringblog.com/the-von-karman-vortex-street-and-tacoma-narrows-disaster/

Ou des cheminées, on y rajoute alors des spirales pour contrer cet effet: https://www.spartaengineering.com/vortex-shedding-and-tall-structures/

Enfin, il agit aussi à grande échelle, et peut se voir depuis l'espace:


Note: J'ai publié cet article originellement en: https://www.gong-galaxy.com/forum/viewtopic.php?p=148025#p148025
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