Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Мат. моделир. 2007. 19, № 8

 

Абалакин И.В., Горобец А.В., Козубская Т.К. «Вычислительные эксперименты по звукопоглощающим конструкциям» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 15-21 (2007)

Статья посвящена вопросам постановки и проведения вычислительного эксперимента по моделированию процессов подавления звука в звукопоглощающих конструкциях резонансного типа, представляющих большой практический интерес в современном авиастроении. Расчеты по двумерным модельным задачам проводятся на основе многопараметрической схемы повышенной точности для численного моделирования задач аэроакустики на неструктурированных сетках с определением переменных в узлах. Получены качественные результаты и определены направления дальнейших исследований

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 15-21 (2007) | Рубрика: 10.07

 

Бакланов B.C., Постнов С.С., Постнова Е.А. «Расчёт резонансных звукопоглощающих конструкций для современных авиационных двигателей» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 22-30 (2007)

Проведены расчеты импеданса и коэффициента поглощения для различных типов резонансных звукопоглощающих конструкций, одно-, двух- и трехслойных постоянного по высоте сечения и однослойных непостоянного по высоте сечения (расширяющихся и сужающихся). В случае двухслойных конструкций результаты находятся в согласии с расчетными и экспериментальными данными других авторов. Для этого типа показано, что дополнительная оптимизация по параметрам, неиспользуемая другими авторами, позволяет достичь большей эффективности

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 22-30 (2007) | Рубрика: 10.07

 

Бочарова О.В., Лебедев М.Г. «Моделирование нестационарного взаимодействия звуковой струи с преградой» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 31-36 (2007)

Метод С.К Годунова использован для численного моделирования истечения звуковой недорасширенной струи в затопленное пространство и ее взаимодействия с преградой, перпендикулярной оси струи. Полученные результаты находятся в хорошем соответствии с экспериментальными данными. Обсуждаются возможные механизмы возникновения автоколебаний.

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 31-36 (2007) | Рубрика: 04.11

 

Ерофеев В.К., Григорьев В.В., Генкин П.Г. «Математическая модель и методика расчета аэроакустических параметров в неизотермических струях» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 37-48 (2007)

На основе акустической аналогии Лайтхилла, модели локальных источников и уравнений газодинамики турбулентного потока построены физическая модель и методика расчета аэроакустических параметров неизотермического турбулентного потока и генерируемых им звуковых полей. Особенностью данной методики является использование волнового уравнения Лайтхилла с правой частью в виде полного тензора напряжений

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 37-48 (2007) | Рубрика: 08.15

 

Зайцев Н.А., Софронов И.Л. «Применение прозрачных граничных условий для решения двумерных задач упругости с азимутальной анизотропией» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 49-54 (2007)

Представлены результаты тестовых расчетов по распространению упругих воли в ортотропных средах. Основной целью исследования было выявление свойств, предложенных авторами операторов прозрачных граничных условий на открытой границе области. Во всех случаях численные эксперименты показывают, что используемые граничные условия являются устойчивыми и достаточно точными

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 49-54 (2007) | Рубрика: 04.12

 

Александров А.В., Дородницын Л.В., Подгорнова О.В. «Сравнение неотражающих граничных условий на примере задачи с внешним источником колебаний» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 55-65 (2007)

Рассматривается газодинамическая задача с внешним источником акустических колебаний, которая служит упрощенной моделью звукопоглощающей конструкции. Условия на свободной границе должны обеспечивать беспрепятственный выход акустических волн из области одновременно с генерацией заданной входящей волны. Строятся два типа неотражающих, граничных условий: локальные и нелокальные. Оба подхода тестируются в применении к вариантам постановки указанной задачи

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 55-65 (2007) | Рубрика: 04.12

 

Карабасов С.А. «Моделирование звукопереноса в неоднородном поле турбулентной струи» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 66-74 (2007)

Рассмотрен новый гибридный подход для решения задачи о звукопереносе через неоднородное среднее поле, возникающей при моделировании акустического шума при выхлопе дозвукового реактивного двигателя. Для моделирования звука дальнего поля используются линеаризованные уравнения Эйлера, которые решаются методом функции Грина в частотной области. Для нахождения функции Грина решается сопряженная задача в ближней области струи с привлечением "малоотражающих" граничных условий на свободных границах. Решение гранично-краевой задачи проводится методом конечных разностей и с использованием явной итерационной процедуры счета на установление. С помощью введения специально подобранных итерационных шагов удается избежать паразитных эффектов в численном решении, вызванных конвективной неустойчивостью сдвигового слоя. Рассмотрены два примера полуэмпирических моделей нелинейного акустического источника, для которых приведены результаты расчетов звукового поля для случая круглой турбулентной струи, хорошо изученного в литературе.

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 66-74 (2007) | Рубрика: 08.15

 

Подгорнова О.В. «Построение оператора дискретных неотражающих граничных условий для моделирования волн в движущейся среде» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 75-82 (2007)

Получено дальнейшее развитие метода построения неотражающих граничных условий для задачи с азимутальной зависимостью скорости звука. Предложенные модификации вычисления вспомогательных дискретных функций Грина с использованием сплайнов Рябенького второго порядка гладкости позволили существенно улучшить точность расчетов при тех же вычислительных затратах. Приводится описание метода, численной реализации и результатов тестирования.

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 75-82 (2007) | Рубрика: 04.12

 

Синер А.А. «Разработка методики оценки тонального шума авиационного двигателя» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 83-89 (2007)

Разработан эффективный и быстрый метол расчета звукового давления в дальнем поле. Методика позволяет в короткие сроки провести сравнение различных конфигураций вентиляторной ступени по уровню звукового давления в дальнем поле. Для моделирования процессов генерации используются методы вычислительной газовой динамики, основанные на решении уравнений Навье–Стокса. Процесс распространения возмущений моделируется волновым уравнением, используется упрощенная геометрическая модель воздухозаборного канала, эффекты вязкости и неоднородность среднего потока не учитываются. Для описания возмущений в дальнем поле суммируется излучение от точечных источников, составляющих выходное сечение канала. Дифракция на краях канала не учитывается. Проводится анализ модального состава источника. Изучаются особенности аналитической модели с фланцем для описания процессов распространения звука.

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 83-89 (2007) | Рубрика: 08.14

 

Ситник В.В. «Влияние массива растительности на распространение акустических возмущений» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 90-96 (2007)

Работа посвящена изучению процессов затухания акустических возмущений при взаимодействии с лесными массивами. Описываются результаты математического моделирования распространения возмущения в массиве растительности на основе полной системы уравнений Эйлера для двумерного случая. Подобный подход уже использовался автором при моделировании распространения нелинейного акустического сигнала в древостоях. Влияние растительности воспроизводится при помощи введения массовых сил сопротивления в объеме, занимаемом лесом. Шумы интересующего нас типа аппроксимируются при помощи простых гармонических цилиндрических волн Численное решение системы уравнений осуществляется при помощи метода Годунова. Программная реализация метода написана с использованием технологий параллельного программирования, что позволяет разрешать трудности, обусловленные значимостью высокочастотных составляющих аппроксимируемого дорожного шума. На основании данной методики производились численные эксперименты для случаев различных видов растительности, различной протяженности лесостоев, различного расстояния от источника до массива растительности, различных частот и амплитуд возмущения. Анализ полученных данных показал, что в рамках данной модели не наблюдается различия в характере поведения высокочастотных и низкочастотных шумов. Выяснено, что ключевую роль в поведении рассматриваемой модели играет наличие приземного ветра. В ситуации, когда приземный ветер отсутствовал, растительность не оказывала влияния на распространение шума. В случае наличия ветра, на передней и задней кромках леса возникали вертикальные воздушные потоки, оказывающие значительное влияние на затухание сигнала.

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 90-96 (2007) | Рубрика: 08.03

 

Сипатов A.M., Чухланцева Н.О. «Моделирование акустических характеристик вентиляторной ступени» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 97-104 (2007)

Проведено акустическое и газодинамическое моделирование различных вариантов геометрии вентиляторной ступени с точки зрения ее аэродинамических и акустических характеристик. Все исследования проведены на основе трехмерных газодинамических расчетов ротор–статор взаимодействия рабочего колеса вентилятора с лопатками статоров наружного и внутреннего контуров перспективного авиационного двигателя. В используемом подходе распределения разности нестационарного давления на средних поверхностях лопаток спрямляющего аппарата наружного контура рассматриваются как распределенные акустические источники. Проведен анализ шести различных вариантов геометрии вентиляторной ступени. Выбраны варианты геометрии, позволяющие получить оптимальное соотношение между газодинамическим совершенством вентиляторной ступени и ее акустическими характеристиками.

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 97-104 (2007) | Рубрика: 04.11

 

Софронов И.Л. «О применении прозрачных граничных условий в задачах аэроакустики» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 105-112 (2007)

Обсуждается постановка прозрачных граничных условий на открытых границах расчетной области для нестационарных задач о распространении волн. Из трех известных к настоящему времени различных типов анализируются те граничные операторы, в основе которых лежит использование преобразования Фурье для пространственных переменных в сочетании с аппроксимацией суммами экспонент ядер сверток по времени. На примерах задач для волнового уравнения и системы уравнений Эйлера показана высокая точность нестационарных решений, получаемых алгоритмами с применением рассматриваемых прозрачных граничных условий.

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 105-112 (2007) | Рубрика: 08.07

 

Усанин M.B. «Расчет звуковых полей во входных устройствах авиационных двигателей на основе азимутального фурье-разложения» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 113-122 (2007)

Рассматривается подход, применимый для расчета акустических полей в осесимметричных каналах сложной формы, основанный на численном решении линеаризованных уравнений Эйлера. Исходная трехмерная система уравнений, с использованием фурье-преобразования звуковых возмущений в окружном (азимутальном) направлении, сводится к последовательности двумерных систем для набора наиболее значимых окружных мод. Такой подход особенно актуален при исследовании тонального шума вентилятора, когда количество исследуемых мод мало. Для решения полученных двумерных систем используется явный численный метод, основанный на DRP-аппроксимации 4-го порядка по пространству и оптимизированной схеме Рунге–Кутта 4-го порядка для аппроксимации по времени Численный метод использует структурированные криволинейные сетки, адаптированные к геометрии канала. Для ввода и вывода волн из расчетной области применяется техника буферных зон (Sponge Layer). Верификация кода проведена на имеющих аналитическое решение задачах о распространении звуковых мод в цилиндрическом и кольцевом каналах.

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 113-122 (2007) | Рубрика: 08.15

 

Бобков В.Г. «Краткое описание программного комплекса WHISPAR для моделирования задач аэроакустики на структурированных сетках» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 123-129 (2007)

Подробно рассмотрены этапы проектирования и разработки программного комплекса для решения аэроакустических задач WHISPAR, разработанного в ИММ РАН и успешно применяемого для численного моделирования аэроакустических задач в двумерной постановке на декартовых прямоугольных сетках. Приведены основные характеристики, которыми должен обладать программный комплекс, предназначенный для высокоточного решения задач аэроакустики, и некоторые особенности реализации пакета, такие как кроссплатформенность, параллелизация, различные методы постобработки данных для визуализации и т.п. Также описаны методики тестирования и верификации программного комплекса.

Математическое моделирование, 19, № 8, с. 123-129 (2007) | Рубрика: 08.07