Синер А.А., Храмцов И.В., Кустов О.Ю., Федотов Е.С. «Математическая модель многослойной звукопоглощающей конструкции на основе вычислительного эксперимента» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 148 (2018)

Представлена математическая модель двухслойной и трехслойной звукопоглощающей конструкции основанная на решек полных нестационарных уравнений Навье–Стокса с помощью коммерческого пакета ANSYS Fluent. Для верификации математической модели выполняются расчеты одиночной ячейки двух- и трехслойной конструкции, установленной в акустический интерферометр. Выполненные расчеты показывают результаты очень близкие к результатам эксперимента, как по коэффициенту поглощения, так и по акустическому импедансу. В работе исследуется влияние особенностей постановки задачи на результаты расчета коэффициента поглощения и акустического импеданса. Расчеты выполняются при различных уровнях звукового давления на поверхности образца: 130, 140.150 дБ.

Храмцов И.В., Кустов О.Ю., Федотов Е.С., Синер А.А. «Численное моделирование механизмов гашения звука в ячейке звукопоглощающей конструкции» Акустический журнал, 64, № 4, с. 508-514 (2018)

Численное моделирование акустических процессов в интерферометре при высоких уровнях акустического давления представляет собой один из способов исследования процессов снижения шума образцами звукопоглощающих конструкций (ЗПК). В ходе исследований использовался образец ЗПК, представляющий собой одиночный резонатор Гельмгольца круглой формы. Исследования проводились при уровнях звукового давления 110, 130, 140 и 150 дБ. За основу были взяты результаты, полученные на интерферометре с нормальным падением волн. При расчетах использовались системы линеаризованных и полных уравнений Навье–Стокса. Результаты, полученные с помощью линеаризованных уравнений Навье–Стокса, позволяют достаточно точно определить акустические характеристики образца на линейных режимах работы. Использование полной системы уравнений Навье–Стокса с учетом сжимаемости позволило получить хорошее качественное и количественное совпадение с экспериментом при высоких уровнях акустического давления.

Корин И.А., Пальчиковский В.В., Павлоградский В.В. «Определение импеданса крупногабаритной звукопоглощающей конструкции на основе численного моделирования распространения звука в канале с заданным азимутальным модальным составом» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 17, № 2, с. 109-121 (2018)

На основе численного моделирования проведено исследование определения импеданса крупногабаритной звукопоглощающей конструкции (ЗПК) при наличии вращающихся акустических мод в канале. Первый этап исследований состоял в отработке метода извлечения импеданса на простой модели цилиндра при установке микрофонов вне секции ЗПК. Натурный эксперимент был заменён численным моделированием распространения заданного азимутального состава шума в цилиндрическом канале с импедансной стенкой, импеданс которой известен (прямая задача). В результате решения прямой задачи определены значения акустических давлений в тех точках, где будут устанавливаться микрофоны при реализации натурного эксперимента. Полученные результаты использованы для решения обратной задачи – нахождения исходного импеданса. Решение обратной задачи с использованием процедуры поиска импеданса на основе минимизации функционала расхождения акустических давлений прямой и обратной задачи показало хорошую точность нахождения импеданса. Также было определено, что точность извлечения импеданса практически не меняется в зависимости от угла установки линейного массива микрофонов. Второй этап исследований состоял в применении отработанной методики к модели натурной установки испытаний крупногабаритных ЗПК. При определенном качестве конечно-элементной сетки была достигнута приемлемая точность нахождения импеданса. Также проверено, что в целях экономии расчётного времени для некоторых мод импеданс можно извлекать с приемлемой точностью в осесимметричной постановке. Тем самым определена возможность использования предложенного подхода на основе численного моделирования для извлечения импеданса крупногабаритной ЗПК.

Кирпичников В.Ю., Кощеев А.П., Смольников В.Ю., Сятковский А.И. «Экспериментальные исследования эффективности тонкого армированного вибропоглощающего покрытия на основе полимерной пленки ВПС» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 1, с. 99-104 (2018)

Экспериментальные исследования эффективности армированного вибропоглощающего покрытия (ВПП) с использованием однородной пластины (модели ячейки конструкции). Рассмотрены варианты облицовки пластины листами покрытия, имеющими неодинаковые размеры. Определение разницы уровней вибровозбудимости и значений коэффициента потерь колебательной энергии в пластине при отсутствии и наличии ВПП. Эффективность покрытия зависит от размера его листов, оказывающих непосредственное влияние на интенсивность колебательных процессов в армирующем и диссипативном слоях. В диапазоне низших резонансных частот изгибных колебаний пластины эффективность облицовки единым листом больше эффективности при нанесении покрытия малогабаритными листами. Показана высокая эффективность тонкого армированного ВПП на основе полимерной пленки. Практическое значение работы состоит в возможности применения испытанного ВПП для уменьшения уровней вибрации конструкций в широком диапазоне частот.

Бурдаков Р.В., Синер А.А., Стёпина Е.В., Стряпунина А.А. «Математическая модель звукопоглощающей конструкции с тканевой вставкой» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 85 (2016)

Для создания методологии выбора звукопоглощающих конструкций (ЗПК) применяемых для гашения шума в каналах требуется разрабатывать математические модели ЗПК. Качественная математическая модель позволит более точно выбирать конструктивные параметры ЗПК. В данной работе представлены три математические модели, разрабатываемые авторами, применяемые для расчета акустических свойств однослойных резонансных звукопоглощающих конструкций с тканевой вставкой. Представленные модели являют ся полуэмпирическими с применением эмпирических данных на различных этапах моделирования. Все модели не учитывают касательный поток. Звукопоглощающая конструкция состоит из перфорированного листа, сотовой ячейки и тканевой вставки. Первая модель использует экспериментальные данные по импедансу перфорированного листа и тканевой вставки. Для построения импеданса звукопоглощающей конструкции используется соотношение предложенное авторами. Вторая модель базируется на известных аналитических соотношениях (Transmission line model) и использует сокращенный набор эмпирических данных по сравнению с первой моделью. Третья модель отличается от первых двух еще меньшим количеством эмпирических данных и основывается на решении волновых уравнений в многослойной среде. Для решения уравнений используется пакет ACTRAN. В работе проводится сравнение данных моделей по точности и скорости вычислений, анализируются их сильные и слабые стороны. Рассматривается возможность модификации данных моделей для учета касательного потока. Также, в работе формулируются рекомендации по использованию данных моделей для выполнения практических расчетов.

Валиев Х.Ф., Осипов А.А., Пянков К.С., Яковлев Е.А. «Математическое моделирование звукопоглощения в сотовых резонансных конструкциях: проблемы вычислительного эксперимента» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 88-90 (2016)

Как известно, для глушения шума, излучаемого со стороны входа в авиационный газотурбинный двигатель (ГТД), обычно используются звукопоглощающие конструкции (ЗПК) резонансного тина, которые устанавливаются на стенках входного канала воздухозаборника и настраиваются на доминирующие частоты указанных источников шума. При использовании упомянутых шумоглушащих устройств возникает вопрос о рациональном выборе их конфигурации и параметров, которые обеспечивали бы их эффективную работу в условиях типичных для воздухозаборника ГТД. Эффективным подходом для изучения этого вопроса является теоретический расчет характеристик шумоглушения с использованием численного моделирования тех нестационарных аэродинамических процессов, которые определяют основные механизмы шумоглушения. Такие численные модели необходимы для установления связи между характеристиками шумообразовапия в источнике (компрессоре и вентиляторе) и параметрами дальнего акустического поля двигателя самолета и позволяют проводить расчетное моделирование зависимости акустического излучения от режима полета и конфигурации воздухозаборника, а также оценить снижение излучаемого шума за счет звукопоглощающей облицовки его канала или использования других шумоглушащих устройств.

Писарев П.В., Аношкин А.Н., Захаров А.Г., Максимова К.А., Ашихмин В.А. «Экспериментальное определение акустической эффективности ЗПК со складчатым заполнителем» Научно-технический вестник Поволжья, № 5, с. 133-135 (2018)

Представлены результаты лабораторных экспериментов по определению акустических характеристик образцов складчатых звукопоглощающих конструкций. Установлено, что использование взаимно перпендикулярной, шахматной схемы расположения складчатых ячеек ЗПК исключает их взаимовлияние при совместной работе.

Писарев П.В., Захаров А.Г., Аношкин А.Н., Мерзлякова Н.А. «Численный расчет акустической эффективности ячеек ЗПК складчатой формы» Научно-технический вестник Поволжья, № 5, с. 136-139 (2018)

Работа посвящена исследованию акустических характеристик кубических резонаторов складчатых звукопоглощающих конструкций (ЗПК). В процессе работы сформулированы физическая и математическая модели прогнозирования эффективных акустических, свойств ячеек ЗПК. Проведены численные эксперименты по моделированию акустической волны в модельном канале с резонаторами кубической формы.

Кустов О.Ю. «О влиянии геометрических погрешностей при создании 3D-образцов ЗПК на их акустические характеристики» Научно-технический вестник Поволжья, № 8, с. 21-23 (2018)

На основе технологии SD-печати созданы образцы звукопоглощающих конструкций из abs-пластика с двумя разными размерами стандартных сотовых ячеек и пластины со степенью перфорации 5, 7 и 11%. Образцы сравнивались с сотовыми образцами из стеклопластика и алюминия, совместно с перфорированными композитными пластинами с идентичными отверстиями и степенями перфорации. Акустические характеристики определялись на интерферометре с нормальным падением волн.

Паймушин В.Н., Фирсов В.А., Газизуллин Р.К., Шишкин В.М. «Аэродинамическая составляющая демпфирования консольно-закрепленных тест-образцов при колебаниях вблизи жесткого экрана» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 2, с. 62-71 (2018)

Разработана численная методика обработки опытной виброграммы затухающих изгибных колебаний тест-образцов для определения экспериментальной низшей частоты и амплитудной зависимости логарифмического декремента колебаний (ЛДК), определяющего демпфирующие свойства тест-образца. Для определения ЛДК используется экспериментальная огибающая затухающих изгибных колебаний свободного конца тест-образца с аппроксимацией ее суммой двух экспонент с четырьмя независимыми параметрами. Они определяются прямым поиском минимума целевой функции, зависящей от указанных параметров. Проведены численные эксперименты, показывающие достоверность и достаточную точность разработанной методики. Показано, что для надежного определения экспериментальной аэродинамической составляющей демпфирования тест-образца необходимо, чтобы его материал имел стабильные и низкие демпфирующие свойства. Таким требованиям в полной мере удовлетворяет дюралюминий. Определены экспериментальные амплитудные зависимости ЛДК серии изготовленных из него тест-образцов, расположенных на различных расстояниях от абсолютно жесткого экрана. На их основе предложен теоретико-экспериментальный метод определения аэродинамической составляющей демпфирования путем модификации структурной формулы, полученной ранее для определения аэродинамической составляющей демпфирования тонкой прямоугольной в плане удлиненной пластины (тест-образца) при отсутствии экрана. В нее введены три дополнительных параметра, определяемые из условия минимума целевой функции, представляющей квадратичную невязку между расчетными и экспериментальными значениями аэродинамической составляющей демпфирования тест-образца при нескольких значениях длины его рабочей части и расстояния до жесткого экрана. Для поиска минимума целевой функции используется метод Хука–Дживса, не требующий вычисления ее градиента в текущей точке пространства искомых параметров. Построены полиномиальные зависимости найденных параметров от безразмерной низшей частоты колебаний тест-образца и относительного расстояния до жесткого экрана. Проведены численные эксперименты, подтверждающие достоверность разработанного метода.