Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

04.11 Излучение источников, импеданс, картины полей

 

Соловьев С.П., Рыбнов Ю.С., Харламов В.А. «Синхронные возмущения акустического И электрического полей, вызванные источниками природного и техногенного происхождения» Триггерные эффекты в геосистемах. Тезисы докладов III Всероссийского семинара-совещания, Москва, 16–19 июня 2015 г., с. 71 (2015)

Триггерные эффекты в геосистемах. Тезисы докладов III Всероссийского семинара-совещания, Москва, 16–19 июня 2015 г., с. 71 (2015) | Рубрика: 04.11

 

Любимов Д.А. «Об особенностях численного моделирования задач генерации шума турбулентными сдвиговыми потоками» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 19 (2019)

Представлены особенности численного моделирования задач аэроакустики с помощью вихреразрешающих подходов на примере шума и пульсаций давления, порождаемых турбулентными течениями на примере струй и слоев течений. Расчет шума и пульсаций давления, порожденных турбулентными вихрями, представляет собой сложную в расчетном плане задачу, которая часто встречается в практических приложениях. Рассмотрены основные особенности указанных типов течений, которые необходимо учитывать при их численном моделировании: значительное изменение масштабов турбулентных вихрей по длине, большая протяженность в азимутальном/трансверсальном направлении по сравнению с толщиной в начале начального участка, близкая к нулю толщина в окрестности схода слоя смешения с твердой поверхности. Отмечена специфика постановки граничных условий для затопленных струй, в том числе при их взаимодействии с преградами, а также сложности расчета струй и слоев смешения при наличии спутного потока, нерасчетных сверхзвуковых струй. Показаны основные способы вычисления аэроакустических интегралов, указаны их специфические особенности. Представлены различные варианты постановки граничных условий в начальном сечении струй и слоев смешения. Приведены примеры расчетов различных дозвуковых и сверхзвуковых струй и слоев смешения с помощью разных численных методов с указанием использованных расчегных сеток и полученных результатов по уровню и спектральным характеристикам шума и пульсаций давления.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 19 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Воронцов В.И., Зайцев М.Ю., Карабасов С.А. «Исследование направленности первой гармоники тонального шума несущего вертолётного винта для режимов полёта и висения» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 27 (2019)

Работа посвящена численному исследованию направленности первой гармоники тонального шума несущего вертолётного винта на режиме висения и горизонтального полёта. Для расчета акустических характеристик, обусловленных нестационарной нагрузкой на лопастях, используется программный комплекс, провалидированный с помощью экспериментальных данных на режиме висения. Применяется гибридный метод расчета, согласно которому вначале рассчитывается ближнее поле, а затем находятся акустические характеристики в дальнем поле. В ближнем ноле находятся значения параметров поля около вращающейся лопасти из прямого расчета решения нестационарных уравнений Эйлера в неинерциальной системе координат. Для расчета дальнего поля применяется интегральный метод Фокс Уильямса–Хокинга (ФВХ) с использованием проницаемых контрольных поверхностей, охватывающих лопасть. Описывается обновленная программная часть расчёта сигнала в дальнем поле. Обновление позволило значительно ускорить расчёт сигнала в дальнем поле для большого количества точек наблюдения и в целом упростить операцию.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 27 (2019) | Рубрики: 04.11 08.14

 

Денисов С.Л., Зайцев М.Ю. «Исследование шума крупномасштабных моделей несущих вертолётных винтов на основе результатов сравнительных измерений» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 28-29 (2019)

Проводится сравнение измерений шума для трёх различных крупномасштабных моделей пятилопастного несущего вертолётного винта, выполненных на гоночной площадке и в аэродинамической трубе.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 28-29 (2019) | Рубрики: 04.11 08.14

 

Храмцов И.В., Черенкова Е.С., Ершов В.В., Кустов О.Ю. «О направленности излучения шума струи, полученной разными методами измерений» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 55-56 (2019)

Идентификация источников шума является актуальной задачей аэроакустики, решение которой позволяет продвинуться в развитии методов снижения шума современного самолета. Одними из наиболее эффективных методов анализа источников шума являются метод азимутальной декомпозиции (МАД) и бимформинг. Данные методы могут быть отработаны на модельной турбулентной струе. Исследование проводилось в акустической заглушенной камере Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) на струйной установке. Для подачи воздуха в струйной установке используются два последовательно соединенных вентилятора, мощностью 45 кВт каждый. Данный способ позволяет подавать непрерывно воздух в течении длительного времени при практически максимальном расходе, а также имеет минимальное время подготовки к испытаниям. Для снижения собственного шума вентиляторов предусмотрена система глушителей. Для измерения средних параметров скорости модельной струи использовалась трубка Пито–Прандтля. Для реализации МАД при исследовании шума струи в Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа создана микрофонная решетка, адаптированная под особенности струйной установки: ось решетки расположена на высоте 2.5 м (где находится ось сопла струйной установки); радиус решетки равен 0.85 м (для сравнения результатов с подобной установкой в ЦАГИ). С помощью созданной микрофонной решетки проведены измерения шума струи на разных расстояниях от среза сопла и получена информация о направленности азимутальных мод в турбулентной струе. Для получения дополнительной информации о положении источника, создаваемого струйной установкой ПНИПУ, применялся метод локализации источника шума на основе плоского бимформинга. Измерения выполнялись 9-лучевой 54-микрофонной решеткой Bruel & Kjaer. Полученные результаты направленностей мод были нормированы на суммарный уровень шума. Выявлено, что независимо от скорости струи, диаметра сопла и вида сопла (коническое или шевронное) в частотном диапазоне 600–1600 Гц соотношение между амплитудными коэффициентами азимутальных мод и суммарным уровнем шума модельной струи остается постоянным. Исследования выполнены на уникальной научной установке «Акустическая заглушенная камера с аэродинамическими источниками шума», регистрационный номер 500617.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 55-56 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ионов И.А. «Анализ результатов экспериментального исследования диаграмм направленности излучения звука из маломасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере АК-2 при различных скоростях спутного и всасывающего потоков» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 113-114 (2019)

С помощью численного моделирования проведен анализ эффекта сильной зависимости диаграммы направленности излучения от условий всасываемого в воздухозаборник потока при испытаниях модели в заглушенной камере АК-2. На основе сравнения с аналитическим решением для случая тонких стенок канала при отсутствии потока выполнена верификация численного метода конечных элементов (МКЭ расчета звукового поля, излучаемого из открытого конца канала с неоднородным потенциальным потоком. Сравнение продемонстрировало отличное совпадение амплитуд в дальнем поле в передней полусфере и отклонение амплитуд не более 1 дБ в задней полусфере в окрестности угла наблюдения 150°. В то же время для ряда излучаемых мод сравнение показало расхождение фазовых характеристик звука в дальнем поле на величину не более 10–15° под углами наблюдения в окрестности максимумов амплитуд диаграммы направленности и значительные отклонения (десятки градусов) под углами наблюдения в окрестности минимумов амплитуд диаграммы направленности. При этом было показано, что указанное различие фаз уменьшалось при уменьшении толщины стенки канала. По результатам верификации сделан вывод о допустимости использования МКЭ в указанных целях. С помощью МКЭ выполнены сравнительные расчеты для случаев моделирования условий испытаний и геометрии использованной модели маломасштабного воздухозаборника. Сравнение амплитуд диаграмм направленности в статических (отсутствие спутного потока) и полетных (равенство скоростей спутного и всасывающего потоков 40 м/с) условий показало небольшой эффект – отклонение на величину не более 1.5 дБ. Сравнение разностей фаз между статическими и полетными условиями излучения, которые приобретают различные звуковые моды, имеющие различные азимутальные и радиальные числа, показало сильный эффект – отклонение разностей фаз между различными модами в этих случаях составило десятки градусов. Выявленные особенности позволили объяснить сильный эффект различия диаграмм направленности, полученный в испытаниях в статических и полетных условиях в случае многомодовой генерации звука в канале воздухозаборника: интерференция различных звуковых мод, излученных из воздухозаборника, реализуется в дальнем поле с существенно различными сдвигами фаз в статических и полетных условиях. На основе аналитического решения задачи выполнены расчеты эффективности излучения различных мод как из натурного воздухозаборника в дальнее ноле при скоростях потока, характерных для взлетных режимов современных самолетов, гак и для испытаний маломасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере АК-2. Показано, что чем больше азимутальное или радиальное число распространяющейся но каналу моды (т. е. чем ближе рассматриваемая частота к частоте отсечки моды), тем меньшей эффективностью излучения она обладает, причем эффективность излучения мод с азимутальными числами m=7, 8, 9 может превышать эффективность излучения азимутальной моды с азимутальным числом m=18 на величину порядка 20 дБ. Данная особенность объясняет относительно сильный эффект различия диаграмм направленности, полученный в испытаниях в статических и полетных условиях, когда динамики настраивались на генерацию одной доминирующей азимутальной моды, которая содержит только одну распространяющуюся радиальную моду: данная мода обладает низкой эффективностью излучения в дальнее поле, и поэтому в диаграмме направленности присутствует звуковое поле, излученное минорными модами, обладающих большей эффективностью излучения из открытого конца канала, т.е. в дальнем поле наблюдается многомодовое распространение, которое подвержено сильному эффекту различий статических и полетных условий испытаний.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 113-114 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Пальчиковский В.В., Берсенев Ю.В., Корин И.А., Бурдаков Р.В. «Создание и испытания 40-канального генератора вращающихся звуковых мод для проведения исследований распространения шума в полномасштабной модели воздухозаборника авиационного двигателя» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 129-130 (2019)

Для проведения экспериментальных исследований в цилиндрическом канале в условиях вращающегося звукового поля в ПНИПУ разработан и изготовлен генератор звуковых мод. Генератор звука состоит из 40 динамиков, расположенных по окружности и соединенных с корпусом генератора через горны с плавно расширяющимся поперечным сечением канала. Дш улучшения согласования импеданса на выходе горнов в канале генератора мод сделано центральное тело. Для контроля уровня звукового давления вблизи динамиков в стенки горнов установлены микрофоны. Генератор собран в заглушенной камере Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа (ЛМГШиМА) ПНИПУ. При проведении испытаний генератора вращающихся мод он был соединен с моделью полномасштабного воздухозаборника с диаметром канала 1.783 м. Модель воздухозаборника состоит из двух корпусов, в один из которых можно устанавливать съемные панели ЗПК для исследования их акустических характеристик в условиях вращающегося звукового поля с контролем генерируемых мод, а также отрабатывать методы идентификации модального состава шума в канале, для чего во втором корпусе расположены 26-микрофонная линейная и 100-микрофонная круговая решетки с оптимизированным расположением микрофонов. Общая комплектация установки составила 182 измерительных канала. Генерация мод проводилась в диапазоне частот 500–4000 Гц. В корпус полномасштабной модели воздухозаборника были установлены жесткостенные панели. По результатам испытаний определено, что генератор вращающихся мод надежно генерирует моды с заданными номерами в диапазоне ±40 и их комбинации. При этом уровни звукового давления на выходе из канала установки достигают значений 145 дБ. Таким образом, 40-канальный генератор вращающихся звуковых мод имеет лучшие характеристики, чем ранее созданный 30-канапьный генератор на основе воздухозаборника ПС-90-А. Исследования выполнены на уникальной научной установке «Акустическая заглушенная камера с аэродинамическими источниками шума», регистрационный номер 500617.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 129-130 (2019) | Рубрики: 04.11 08.14

 

Бычков О.П., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А. «Валидация модели низкочастотного шума взаимодействия струи и крыла в условиях спутного потока» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 173-174 (2019)

В последнее время большое число исследований посвящено разработке предсказательных моделей шума взаимодействия струи и крыла, который может быть важен с точки зрения уровней шума самолета на местности. При этом такие модели обычно валидируются на экспериментальных данных, полученных в статических условиях. В то же время, с практической точки зрения, важно, чтобы модель надежно работала в условиях спутного потока, которые соответствуют взлетно-посадочным режимам полета самолета. Сложность валидации моделей в условиях наличия спутного потока двояка. Во-первых, необходимы соответствующие экспериментальные данные по шуму в дальнем поле для конфигурации струя-крыло. Установок, позволяющих получить такие данные, не много. Во-вторых, для «работы» моделей необходимы экспериментальные данные о пульсациях давления в ближнем поле струи. При наличии спутного потока получение таких данных представляет определенную проблему и требует специальных датчиков и/или специальных методов измерений. В работе предложен метод, который можно использовать для оценки низкочастотного шума взаимодействия струи и крыла в условиях полета. Основная идея метода основана на восстановлении осесимметричной моды пульсаций давления ближнего поля с использованием комбинации экспериментально измеренных пульсаций скорости на оси струи и собственных функций возмущений, рассчитываемых в рамках линейной теории устойчивости для заданного среднего поля течения. Параметры первой азимутальной моды определяются по параметрам осесимметричных возмущений. Восстановленные таким образом характеристики ближнего поля затем используются в качестве входных данных в аналитической модели прогнозирования шума взаимодействия струи и крыла. Сравнение результатов моделирования и экспериментальных данных по шуму взаимодействия струи и плоской пластины показало, что модель адекватно описывает форму спектра шума и его диаграммы направленности для различных чисел Струхаля в статических и полетных условиях.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 173-174 (2019) | Рубрики: 04.11 08.14

 

Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «Модель мелкомасштабных источников звука в турбулентной дозвуковой струе» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 185-186 (2019)

Разнообразие моделей источников шума струи, используемых в настоящее время в аэроакустике, свидетельствует о том, что механизм генерации шума в турбулентных струях не ясен до сих пор. Не существует общепринятого ответа на вопрос о том, какая составляющая турбулентности несет ответственность за излучение шума струйных течений. Имеющиеся экспериментальные данные по акустике струй и численные расчеты турбулентных течений являются необходимой базой, но сами по себе не могут дать понимание процессов шумообразования. С этой точки зрения важную роль играет создание низкоуровневых моделей, которые обладают меньшей точностью, но которые позволяют выделить важнейшие факторы, ответственные за излучение звука турбулентностью. В настоящей работе анализ акустического излучения струи опирается на концепцию локального механизма генерации шума квадрупольными источниками. Используемый подход находится в рамках корреляционных теорий источников звука, в котором распространение возмущений описывается детерминированным оператором, а генерация возмущений описывается случайным полем с некоторой эмпирической пространственно-временной корреляционной функцией. Различие используемых в настоящее время корреляционных моделей связано с тем, какие процессы отнесены к генерации возмущений, а какие к их распространению. В настоящей работе выбран оператор распространения, который включает в себя не только звуковые волны в свободном пространстве (аналогия Лайтхилла) и рефракцию акустических возмущений на среднем течении струи (аналогия Голдстейна), но также конвекцию турбулентных возмущений и потерю ими корреляции (концепция синтетической турбулентности Эверта). Включение в оператор распространения максимального числа процессов позволяет минимизировать неопределенность, связанную с эмпирическим моделированием характеристик случайного поля источников и свести эти источники к локальным процессам, имеющим малый пространственный масштаб. Этот подход в совокупности с выбором квадрупольного типа источников позволяет построить простую и эффективную корреляционную модель, позволяющую предсказывать не только мощность звукового излучения струи, но и фазовые характеристики акустического поля. Проводится сравнение модели с акустическими измерениями азимутальных гармоник шума турбулентной струи. Поскольку эти данные содержат ряд характерных особенностей, то они являются хорошей проверкой для разрабатываемых моделей. Для сравнения с экспериментом выбрана низкочастотная часть спектра, поскольку здесь требуется минимальное количество подгоночных параметров. Сравнение показывает хорошее согласие модели с данными измерений трех первых азимутальных гармоник шума струи в дальнем поле в широком диапазоне скоростей струи от 120 до 280 м/с.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 185-186 (2019) | Рубрики: 04.11 08.11

 

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Акиньшин Р.В. «О возникновении неустойчивости при слиянии собственных частот колебаний вихревого кольца» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 190-191 (2019)

Изучение динамики вихревого кольца представляет большой интерес, гак как вихревое кольцо позволяет исследовать механизмы образования шума в турбулентных течениях. Этот объект легко может быть создан в опыте для экспериментального исследования и допускает теоретическое описание как стационарных, так и колебательных режимов. В то же время теоретическое изучение динамики вихревого кольца проводилось лишь в приближении тонкого вихревого кольца. Параметр тонкости вихревого кольца определяют, как отношение характерного радиуса сечения ядра вихревого кольца к радиусу вихревого кольца. Из всевозможных течений выделяется движение изохронного вихревого кольца, для которого период обращения жидких частиц внутри ядра вихревого кольца постоянен. Для такого вихревого кольца отсутствуют возмущения непрерывного спектра, что существенно облегчает проведение аналитических расчетов. В этой задаче применяется подход, основанный на использовании поля смещения как основной функции. Для исследования малых колебаний вихревого кольца этот подход использовался в работе, где впервые были правильно описаны бочкообразные моды вихревого кольца, а затем другие колебания. Главной целью данной работы является исследование устойчивости длинноволновых (длина волны порядка размера всего кольца) колебаний тонкого вихревого кольца в идеальной жидкости, в области частот вблизи точки слияния собственных частот бесселевских и изолированных колебаний. Для этого последовательно решались четыре задачи. Первая задача – нахождение стационарного течения тонкого изохронного вихревого кольца в идеальной жидкости. Вторая задача – определение базисных деформаций, представляющих собой отклик вихря на колебания его границы заданной формы и частоты. Третья задача – определение скорости смещения границы вихря при заданной деформации области завихренности. Четвертая задача – решение системы алгебраических линейных уравнений для определения частот собственных колебаний. В результате было получено дисперсионное соотношение для определения собственных частот колебаний в более высоком приближении, чем в предшествующих работах обнаружена новая неустойчивость вихревого кольца, которая реализуется в области длинноволновых колебаний.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 190-191 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Крашенинников С.Ю., Семенёв П.А. «Сопоставление возможных механизмов шумообразования в турбулентных струях» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 194-196 (2019)

По результатам анализа шумообразования в турбулентных струях можно выделить два основных механизма: образование шума при диссипации турбулентности (потеря энергии за счет акустического излучения) и создание акустических возмущений пульсационным движением среды при распространении струй. Основные положения теории Лайтхилла справедливы, для описания шумообразования как при диссипации энергии турбулентных пульсаций, так и при порождении шума из-за крупномасштабных пульсаций. Первый может быть проанализирован на основе известных экспериментов по исследованию эволюции турбулентности.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 194-196 (2019) | Рубрики: 04.11 08.05

 

Gryazev V., Markesteijn A.P., Karabasov S.A. «Low-order models of dual-stream jet noise with temperature effects based on the Goldstein generalised acoustic analogy» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 197-200 (2019)

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 197-200 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Копьев В.Ф., Храмцов И.В. «Расчетно-экспериментальные исследования аэроакустических характеристик вихревых колец разных диаметров» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 201-202 (2019)

Вихревое кольцо является хорошо известным объектом газовой динамики. С точки зрения экспериментального исследования излучения шума отдельным вихрем представляют интерес турбулентные высокоскоростные кольца с числом Рейнольдса Re ∼104–105, поскольку шум таких колец удается услышать в специальных заглушенных камерах. Для исследования аэроакустических характеристик вихревых колец в Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа в Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) создан поршневой генератор с переменным набором сопел, позволяющий создавать кольца различного диаметра с помощью импульсного выталкивания массы воздуха из сопла генератора в заглушенное пространство. Предварительные исследования шума интенсивного вихревого кольца с числом Рейнольдса ∼104 в безэховой камере ПНИПУ подтвердили основные параметры, наблюдавшиеся в предыдущих экспериментах: акустическое излучение вихревого кольца сосредоточено в узкой полосе частот, несущая частота пика в спектре смещается со временем в область низких частот и т.д. Для исследуемых тонких вихревых колец (μ≪em>a/R<<1) согласно звукообразующими пульсациями являются колебания ядра с частотами, лежащими вблизи значения Ω0/2:ωm0/2. где m – номер моды; Ω0 – значение завихренности в ядре. В работе проводится сравнение частоты излучения звука турбулентными вихревыми кольцами разных начальных размеров. Сравнение с теоретической моделью проводится на значительном участке траектории. При этом для определения параметров вихревого кольца, входящих в формулу используется численное моделирование и автомодельная теория. Для задания граничных и начальных условии при численном моделировании движения вихревого кольца была разработана методика экспериментального определения начальных условий создания вихря с помощью прямого измерения движения поршня. Валидация расчета проводилась путем сопоставления траекторий движения вихрей на начальном участке, полученных численно и во время эксперимента. С помощью автомодельной теории можно продлить данные расчета на более удаленные от сопла области и сравнить теоретические и экспериментальные данные частоты пика излучения для различных диаметров сопла при его движении. Экспериментальные значения числа Струхаля на различных расстояниях от генератора показывают удовлетворительное согласие с теорией.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 201-202 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Xingqiang Liu, Wenchao Huang, Hao Yan, Hongli Li «Tandem cylinder noise characteristics research and advance noise reduction method exploration» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 203-206 (2019)

With the reduction of jet noise associated with high pass ration engines on large civil transport aircraft. The airframe noise has become a primary noise source during takeoff and landing. A major component of airframe noise is the deployed landing gear. The configuration of landing is very complex; noise originates from the flow separation due to complex buff bodies and the wake flow multiple interactions with downstream components. Tandem cylinder represents generic flow geometry relevant to landing gear. The major interest is the nature of interaction of unsteady wake from upstream cylinder with the downstream cylinder. Wake interactions are expected to have a big impact on the noise generation. Experiment has been performed in this paper to access the noise characteristics, basing on the mechanism of noise generation, some advance control methods, such as plasma and turbulence, were used to reduce the noise.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 203-206 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Юдин М.А. «Исследование процесса интенсификации завихренности в течении со сдвиговой неустойчивостью» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 207-208 (2019)

Проблема неустойчивости вихревых течений тесно связана с вопросами турбулизации вихревых течений и излучении ими звука. В работе исследуется сдвиговая неустойчивость, которая связана с передачей энергии из критического слоя к колебаниям системы. Такой тип неустойчивости возникает в сложных течениях с криволинейными вихревыми нитями, в частности в вихревом кольце. Исследование этого типа неустойчивости в вихревом кольце сопряжено с большими математическими трудностями в связи со сложностью исследуемого объекта. В работе рассматривается простейшая двумерная система, состоящая из незакрепленного цилиндра, циркуляционного потока невязкой несжимаемой жидкости и цилиндра, ограничивающего область течения. При собственных колебаниях возмущение в жидкости имеет особенность вблизи критического слоя, области в которой фазовая скорость возмущений близка с собственной частотой системы. Для потенциального среднего течения данная особенность возникает только для поля смещения. При наличии профиля завихренности данная особенность возникает и для возмущений завихренности. Для исследования возникновения особенности из гладких начальных условий была решена задача Коши. В начальный момент времени возмущения отсутствуют: внутренний цилиндр расположен коаксиально внешней границы и ему придается некоторая скорость. Показано, что в районе критического слоя происходит линейный по времени рост возмущений.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 207-208 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Федосеев С.Ю., Тимушев С.Ф. «Описание генерации акустических колебаний вихревыми структурами с использованием точечных групп симметрии» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 209-210 (2019)

Повышенный спрос на лопаточные машины с заданными акустическими характеристиками диктует необходимость разработки новых методик проектирования вентиляторов, насосов, компрессоров и турбин. Важным этапом разработки таких методик является поиск новых подходов позволяющих моделировать источники акустических колебаний. Одной из крупнейших, по мнению авторов, групп источников акустических колебаний являются вихревые структуры. Вихревые структуры могут становиться причиной нестационарных гидродинамических явлений, или являться независимыми источниками акустических колебаний. Один из таких «независимых» источников и рассмотрен в нашей работе. В качестве объекта исследований выбрано вихревое кольцо, имеющее некоторый конечный набор форм колебаний. Классический подход к моделированию динамики такого вихревого кольца предполагает рассмотрение его в терминах завихренности с последующим решением системы уравнений А.А. Фридмана. Альтернативой этому подходу является применение системы уравнений Навье–Стокса дополненной уравнениями модели турбулентности. Однако, такие подходы предполагают проведение «прямого» численного моделирования, с затратой значительных вычислительных ресурсов или введения некоторого осреднения, приводящего к потере ряда решений. Предлагаемый в данной работе подход подразумевает использование наличия симметрии у вихревой структуры, в качестве фактора позволяющего упростить моделирование динамики вихревой структуры, так как дает возможность применить аппарат теории точечных групп симметрии к задаче моделирования.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 209-210 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Chao Wang, Qiang Peng, Qian Wen «Characterisation of three dimensional cavity noise in moderate Reynold number» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 217-222 (2019)

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 217-222 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Денисов С.Л., Медведский А.Л. «Исследование воздействия акустического излучения крупномасштабных когерентных структур на отклик и долговечность плоских полигональных пластин.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 225-226 (2019)

Рассматривается задача взаимодействия акустического излучения крупномасштабных когерентных структур типа волн неустойчивости с плоской упругой полигональной пластиной, описываемой в рамках теории Кирхгофа. Волны неустойчивости рассматриваются в качестве элементарных источников звука и представляют собой гармонические по времени колебания струи, описывающиеся с помощью волновых пакетов. Для упругой пластины, подвергающейся акустическому воздействию со стороны волн неустойчивости, получены явные выражения, позволяющее вычислить напряженно-деформированное состояние, а также оценить долговечность с помощью различных теорий при произвольных условиях закрепления пластины по контуру. В качестве основного объекта исследования рассматривается являющаяся элементом обшивки планера летательного аппарата плоская полигональная пластина неканонической формы, которая расположена в бесконечном, акустически жёстком экране, разделяющем акустическую среду на верхнее и нижнее полупространства. Источником звукового воздействия на пластину является шум, излучаемый высокоскоростной струей, описываемой с помощью развивающихся вниз по потоку пакетов волн неустойчивости – экспериментально подтверждённых крупномасштабных когерентных структур. В данной работе волны неустойчивости рассматриваются в качестве элементарных источников звука и представляют собой гармонические по времени колебания струи, описывающиеся с помощью волновых пакетов. Суммарный шум струи находится как стохастическая сумма вкладов различных волн неустойчивости. Определения формы волнового пакета опирается на тот факт, что среди всех возможных возмущений на начальном участке струи происходит выделение пространственно неустойчивых возмущений (волн неустойчивости), амплитуда которых экспоненциально растет вниз по потоку (неустойчивость Кельвина–Гельмгольца) до тех пор, пока слой смешения остается достаточно тонким. Тем самым, эволюция возмущений в струе определяется не всей бесконечной совокупностью собственных колебаний струи, а лишь ее малой частью – волнами неустойчивости. С помощью численно-аналитического метода, предложенного в работе Kopiev V.F., Chernyshev S.A., Zaitsev M.Yu., Kuznetsov V.M. “Experimental validation of instability wave theory for round supersonic jet” // AIAA Paper 2006-2595. Проведены расчеты, демонстрирующие влияние излучения звука на напряженно-деформированное состояние пластины, её долговечность; построены диаграммы направленности излучения звука пластиной с различными упругими характеристиками и различными условиями закрепления по контуру. Показано, что разработанный метод расчета отклика и долговечности плоских полигональных пластин допускает обобщение на случай воздействия шума высокоскоростных струй, что позволяет провести оценочные расчёты напряженно-деформированного состояния и долговечности пластин с учетом эффекта переизлучения звука.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 225-226 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Абалакин И.В., Вершков В.А., Жданова Н.С., Козубская Т.К. «Два подхода к численному моделированию акустических полей, генерируемых подвижными телами» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 273-274 (2019)

При решении задач по снижению шума, производимого авиационной техникой, автомобилями и другими устройствами, метод математического моделирования может рассматриваться как эффективное средство исследований в дополнение к физическому эксперименту и теоретическим оценкам. При моделировании течения вокруг тел, движущихся с переменной скоростью, в методику численного моделирования необходимо включать специальные подходы для воспроизведения движения или, как минимум, его учёт. В последнем случае можно использовать математическое описание в неинерциальной системе отсчёта, связанной с движущимся препятствием, что позволяет работать на неизменной расчётной сетке. Однако эта технология неприемлема в общем случае, когда рассматривается система из двух и более тел, движущихся с разными скоростями или одно из которых неподвижно относительно других. В работе рассматриваются два других подхода, основанных на методе погруженных границ и методе деформируемой сетки.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 273-274 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Аюпов Р.Ш., Бендерский Л.А., Любимов Д.А. «Исследование течения и шума струи, истекающей из двухконтурного модельного сопла CoJeN, с помощью RANS/ILES-метода» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 280-281 (2019)

С помощью RANS/ILES-метода высокого разрешения было рассчитано истечение затопленной струи из модельного двухконтурного сопла, для которого в проекте «Computation of Coaxial Jet Noise» (CoJeN) получен массив экспериментальных данных по распределению параметров течения в струе и её акустических характеристик для различных режимов истечения.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 280-281 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Yimin Wang, Shuhai Zhang «Numerical simulation of sound wave propagation in typical flow field» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 284-285 (2019)

It is presented the numerical studies of sound waves propagating in typical flow structures including shock wave, vortex and mixing layer through solving Euler equations and Navier–Stokes equations. The distortion characteristics of wave propagation in these typical flow structures are revealed. The spatial derivatives are discretized by a fifth-order WENO scheme for supersonic case or a sixth-order compact scheme for subsonic case. Time integration is performed by a third-order TVD Runge–Kutta method. The linear Euler equations and nonlinear Euler equations for sound propagating through flow are derived based on Navier–Stokes equations.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 284-285 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Горобец А.В., Дубень А.П., Козубская Т.К., Родионов П.В., Цветкова В.О. «Моделирование шума от крыла самолёта с механизацией» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 286-287 (2019)

Современные вихреразрешающие подходы к моделированию турбулентных течений позволяют более точно по сравнению с решением осреднённых уравнений Навье–Стокса (RANS) предсказывать интегральные свойства (подъемная сила, сила сопротивления, моменты и др.) крыловых профилей, а также получать их нестационарные аэродинамические и аэроакусгические характеристики. Тем не менее, применение таких методов в индустриальных приложениях ограничено их высокой вычислительной стоимостью, обусловленной, в первую очередь, необходимостью корректного численного воспроизведения явлений разных пространственных и временных масштабов. Целью настоящей работы является поиск путей снижения вычислительной стоимости предсказания аэродинамических и аэроакустических характеристик крылового профиля с механизацией.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 286-287 (2019) | Рубрики: 04.11 10.01

 

Дубень А.П., Козубская Т.К., Плаксин Г.М., Родионов П.В., Софронов И.Л. «Задача бимформинга в вычислительном эксперименте: постановка и верификация» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 294-296 (2019)

В аэроакустике под бимформингом понимают технологию обработки сигнала, позволяющую определить пространственное расположение акустического источника, а также его мощность и спектральный состав на основе данных, полученных на расположенных вдали микрофонах. При этом источник восстанавливается на некоторой искусственно заданной сетке, покрывающей предполагаемую зону генерации акустического излучения. В современных экспериментальных исследованиях бимформинг представляет собой мощное средство, предоставляющее информацию исключительной практической значимости с точки зрения разработки малошумных конструкций летательных аппаратов. В последние годы можно отметить рост количества работ по аэроакустическим исследованиям с использованием бимформинга. Большая часть этих работ посвящена бимформингу в натурных и трубных экспериментах. Работ, использующих бимформинг при проведении численного моделирования, не так много. Практически все из них, в той или иной степени, повторяют экспериментальную технологию и используют те же программные продукты, которые применяются при обработке измерений в физическом эксперименте. В данной работе предпринята попытка поставить математическую задачу определения акустического источника и его спектральных свойств в более общем виде, опираясь на возможности сбора и представления данных, получаемых в ходе численного моделирования.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 294-296 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Абалакин И.В., Бобков В.Б., Дубень А.П., Козубская Т.К., Рыбак С.П. «Расчет пульсаций давления на поверхности ракеты космического назначения» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 297-298 (2019)

Одной из важных задач проектирования ракет космического назначения (РКН) является оценка пульсаций давления на внешних поверхностях надкалиберной космической головной части (КГЧ) и прилегающей части ракеты-носителя (PH). На этапе выведения при трансзвуковых и сверхзвуковых режимах обтекания эти поверхности подвергаются воздействию интенсивных пульсаций давления. Около РКН формируется сложное турбулентное течение, характеризующееся наличием локальных отрывов потока и ударных волн, взаимодействующих со слоями смешения и с турбулентным пограничным слоем. Численное моделирование такого рода задач является достаточно сложным и трудоемким процессом и может проводиться только с помощью современных вихреразрешающих подходов, оптимальным образом сочетающих высокую точность и приемлемую ресурсоемкость. Проведены расчеты обтекания РКН с пилотируемым транспортным кораблем (ПТК) и пульсаций давления на обтекателе двигательного отсека ПТК и на прилегающей части PH. Рассматриваются трансзвуковые и сверхзвуковые режимы обтекания (характерные числа Маха от 0.8 до 1.3). Числа Рейнольдса, рассчитанные по длине КГЧ, составляют около 109. Численное моделирование выполнено с помощью вихреразрешающего гибридного RANS-LES подхода IDDES. Для расчетов используется адаптивный численный метод повышенной точности, реализованный в программном комплексе NOISEtte. Турбулентные пульсации на входе в IDDES-область задаются посредством генератора синтетической турбулентности. В докладе приводятся результаты расчетов и анализа пульсационных воздействий на ОДО, а также их сопоставления с имеющимися данными измерений при испытаниях модели КГЧ в аэродинамической трубе ЦАГИ.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 297-298 (2019) | Рубрики: 04.11 10.06

 

Суворов А.С., Кальясов П.С., Коротин П.И., Соков Е.М., Артельный В.В. «Прогноз шумоизлучения от неоднородностей обтекаемой поверхности» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 3, с. 150-156 (2019)

Объект и цель научной работы. Численное прогнозирование характеристик гидродинамического шума, возникающего при взаимодействии потока с неоднородностями обтекаемой поверхности. Материалы и методы. Задача решается с использованием гибридных методов численного моделирования турбулентности и прямого моделирования рассеяния псевдозвукового поля квадрупольных источников. Основные результаты. Выполнен анализ характеристик направленности и интенсивности шумоизлучения, предложена физическая интерпретация протекающих процессов, продемонстрирована автомодельность акустических характеристик для различных режимов течения. Заключение. Результаты работы могут быть использованы в акустическом проектировании малошумного гидравлического оборудования.

Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 3, с. 150-156 (2019) | Рубрика: 04.11

 

«Поправка» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 150 (2019)

В статье Х.Ф. Валиева и А.Н. Крайко "Истечение идеального газа из цилиндрического или сферического источника в пустоту" (Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 5. С. 17-28) исправления: на стр. 19 в формулах (1.3); на стр. 20 в уравнениях (2.1). Все результаты статьи получены с использованием правильной формулы и уравнения.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 150 (2019) | Рубрика: 04.11

 

Остапенко В.В., Хандеева Н.А. «О точности разностных схем при расчёте взаимодействия ударных волн» Доклады академии наук, 485, № 6, с. 691-696 (2019)

Изучается точность, с которой разностные схемы сквозного счёта рассчитывают течения, в которых происходит взаимодействие ударных волн. Показано, что в областях между расходящимися ударными волнами после их соударения точность вычисления инвариантов в комбинированных схемах на несколько порядков выше, чем в WENO-схеме пятого порядка по пространству и третьего порядка по времени.

Доклады академии наук, 485, № 6, с. 691-696 (2019) | Рубрики: 04.11 08.10