Шур М.Л., Спаларт Ф.Р., Стрелец М.Х. «Расчет шума сложных струй на основе " первых принципов"» Математическое моделирование, 19, № 7, с. 5-26 (2007)

Представлено краткое описание вычислительной системы, разрабатываемой авторами в течение последних 5 лет с целью создания свободного от эмпиризма (основанного на "первых принципах") инструмента для расчета шума выхлопных струй авиационных двигателей, обеспечивающего требуемую для практики точность 2–3 дБ в возможно более широком диапазоне частот. В рамках этой системы расчет аэродинамических характеристик струй и параметров турбулентности базируется на методе моделирования крупных вихрей (LES) в сочетании с неявной конечно-объемной схемой повышенного порядка аппроксимации, реализованной на структурных многоблочных сетках в произвольных криволинейных координатах. Для расчета шума в дальнем поле используется интегральный метод Фокса Уильямса–Хокингса (FWH). Благодаря ряду оригинальных приемов, использованных при реализации как аэродинамической, так и аэроакустической частей системы, она позволяет на относительно грубых сетках (2–5 миллиона узлов) получать результаты, существенно превосходящие по точности результаты расчетов других авторов, выполненных на сетках с десятками миллионов узлов. Возможности разработанной системы продемонстрированы на примерах расчета аэродинамики и шума простых круглых струй в широком диапазоне чисел Маха (от 0.4 до 2) и температурного фактора (до ∼3). Наряду с этим, приведены примеры ее применения для расчета шума ряда более сложных струй, постепенно приближающихся к реальным выхлопным струям современных двигателей. В частности, рассмотрены недорасширенные звуковые струи с интенсивными скачками уплотнения, струи из двухконтурных сопел со смещенными срезами и, наконец, выхлопная система, состоящая из двухконтурного сопла с центральным телом. Точность предсказания шума во всех рассмотренных случаях близка к "целевой" точности 2–3 дБ как по интегральной диаграмме направленности, так и по спектральным характеристикам. При этом, в зависимости от размеров сетки и параметров струи, диапазон разрешаемых частот отвечает максимальным числам Струхаля от 2 до 5.

Бакланов B.C. «Виброакустика самолётов нового поколения с двигателями большой и сверхбольшой двухконтурности» Математическое моделирование, 19, № 7, с. 27-38 (2007)

Рассмотрены проблемы виброакустики самолётов нового поколения. Сделана попытка рассмотреть проблему снижения шума шире, чем только шум на местности, рассмотрев источники шума самолётов нового поколения с двигателями большой и сверхбольшой двухконтурности, их спектральный состав, новейшие исследования по снижению шума как на местности, так и в кабине экипажа и салонах самолёта.

Кудрявцев А.Н., Поплавская Т.В., Хотяновский Д.В. «Применение схем высокого порядка точности при моделировании нестационарных сверхзвуковых течений» Математическое моделирование, 19, № 7, с. 39-55 (2007)

Рассматривается использование методов сквозного счета высокого порядка точности для численного моделирования сложных сверхзвуковых течений. Дан краткий обзор процедуры построения и основных свойств WENO (weighted essentially non-oscillatory) схем. Обсуждаются вопросы, возникающие при их практическом применении к решению уравнений Эйлера и Навье–Стокса. Приводится ряд примеров решения конкретных задач вычислительной аэродинамики с помощью подобных схем. Во многих случаях результаты, полученные при численном моделировании, сравниваются с данными экспериментальных измерений.

Боровская И.А. «Моделирование однородных случайных полей по заданному спектру в задачах аэроакустики» Математическое моделирование, 19, № 7, с. 67-76 (2007)

Описан алгоритм генерации стохастических двумерных или трехмерных полей по заданному энергетическому спектру. На основе алгоритма построены два примера моделей, используемых в задачах аэроакустики. Модель турбулентных пульсаций скорости – двумерное поле, отвечающее требуемым статистическим моментам, имеющее спектр Фон-Кармана. Модель пульсаций давления – одномерный нестационарный по времени сигнал, с постоянным энергетическим спектром в заданном диапазоне частот. Для разыгрывания случайных чисел с заданным распределением был использован метод Монте-Карло. Верификация моделей проводилась при помощи корреляционного, статистического и спектрального анализа.

Волошин В.В. «Модель шума "шина–дорога"» Математическое моделирование, 19, № 7, с. 77-84 (2007)

Представлены результаты численных расчетов процессов генерации акустических волн, возникающих при контакте рисунка протектора шины с полотном мостовой. Полости рисунка протектора моделируются параллелепипедами, а процесс их сжатия и расширения – движением стенок полости в соответствии с заданным законом. Получаемые акустические возмущения изучаются на основе полных нелинейных уравнений Эйлера с использованием численного метода Годунова. Результаты представлены в виде меняющихся со временем акустических полей, генерируемых рассматриваемым источником.

Денисов С.Л., Бакланов B.C. «Численное моделирование системы "двигатель–крепление–планер" по результатам экспериментальных данных» Математическое моделирование, 19, № 7, с. 93-100 (2007)

Применение двигателей большой двухконтурности привело к перераспределению источников шума, расширению спектра вибрационного воздействия силовой установки и увеличению вклада структурного шума в акустическое поле гермокабины. При выборе виброзащиты гермокабины самолета на первое место выходят средства снижения виброактивности двигателей и передачи вибраций по конструкции, где наиболее эффективным нам представляется встраивание блоков виброизоляции в узлы крепления двигателей. Но какие бы средства виброзащиты (активные или пассивные) не применялись, для обоснованного выбора параметров блоков виброизоляции, необходима расчетная модель, учитывающая реальные динамические характеристики конструкций, как двигателя, так и планера в местах опорных связей. Многолетние исследования по определению динамических характеристик корпусов ряда двигателей различных степеней двухконтурности (от 1 до 5) и конструкции планера магистральных самолетов позволили существенно уточнить расчетные модели современных авиационных конструкций в диапазоне частот вращения роторов двигателей и определить тенденцию изменения динамических характеристик двигателя при увеличении его двухконтурности. Анализ исследований двигателей различной степени двухконтурности позволил разделить частотный диапазон исследования на ряд поддиапазонов, которые характеризуются определенным динамическим поведением двигателя, и могут быть представлены отдельными простыми и ясными математическими моделями.

Запрягаев В.И., Кавун И.Н. «Особенности структуры передней отрывной зоны вблизи тела с иглой при гиперзвуковой скорости набегающего потока» Математическое моделирование, 19, № 7, с. 120-128 (2007)

Рассмотрено осесимметричное пульсационное автоколебательное течение при числе Маха набегающего потока М=6 для цилиндрического тела, оснащенного затупленной иглой. Уточнена структура отрывной области. Подтверждено наличие областей сверхзвукового течения вблизи торца цилиндра и вблизи боковой поверхности иглы для одной из фаз автоколебательного процесса. Уточнены процесс образования отрывной зоны и момент начала ее раскрытия. Показана возможность существования вторичных отрывных зон внутри передней отрывной области.