Сёмин Ф.А., Хабибуллина А.Р., Цатурян А.К. «Численное моделирование работы левого желудочка сердца в системе кровообращения: эффекты изменения частоты сокращений и апикального инфаркта миокарда» Биофизика, 67, № 4, с. 763-775 (2022)

DOI: 10.31857/S0006302922040159

Халецкий Ю.Д., Почкин Я.С. «Повышение эффективности системы шумоглушения авиадвигателя с использованием реактивного элемента» Авиационные двигатели, № 1, с. 31-34 (2018)

Разработана конструкция глушителя шума вентилятора авиационных двигателей в виде комбинации сотовых двухслойных звукопоглощающих конструкций и реактивного элемента в виде решетки пластин. Экспериментально показано, что в частотном диапазоне наибольшей чувствительности человеческого уха комбинированный глушитель снижает шум вентилятора на 2–3 дБ больше, чем традиционные сотовые двухслойные звукопоглощающие конструкции той же длины. Исследован вариант реактивного элемента глушителя в виде щелевого надроторного устройства, и оценено его влияние на шум биротативного закапотированного вентилятора. Ключевые слова: реактивный элемент, щелевое надроторное устройство, сотовые звукопоглощающие конструкции, вентилятор.

Мирзоян А.А., Халецкий Ю.Д. «Управление тягой и шумом двигателей сверхзвукового пассажирского самолета на взлете» Авиационные двигатели, № 2, с. 51-56 (2020)

Приведены расчетные оценки уровней шума сверхзвукового пассажирского самолета в сертификационных точках при учете основных источников шума двигателя–вентилятора и реактивной струи. Показано, что в зависимости от степени двухконтурности двигателей расчетные оценки уровней шума СПС на взлете, полученные при использовании программы многорежимного управления тягой двигателей, на 2,3–6,0 EPNдБ ниже уровней шума СПС, полученных при использовании программы управления тягой двигателей, традиционно применяемой на дозвуковых пассажирских самолетах. Ключевые слова: сверхзвуковой пассажирский самолет, программа управления тягой двигателя, степень и темп дросселирования, сертификационные точки самолета по шуму

Халецкий Ю.Д. «Некоторые тенденции современной аэроакустики» Авиационные двигатели, № 3, с. 69-81 (2020)

Представлен анализ изменений значимости основных источников шума самолетов четырех категорий: бизнес-класса, региональных, ближне-среднемагистральных, дальнемагистральных. Рассмотрено изменение уровня готовности технологий снижения шума вентилятора, реактивной струи, шасси, элементов системы механизации крыла, а также эволюция систем шумоглушения силовой установки. Представлен прогноз достижения уровней шума рассмотренных категорий самолетов. Ключевые слова: шум планера, шум двигателя, источник шума, планер, вентилятор, реактивная струя, система шумоглушения.

Милешин В.И., Марков С.А., Коржнев В.Н., Халецкий Ю.Д. «Экспериментальное исследование воздействия надроторных устройств щелевого типа для улучшения аэродинамических и акустических характеристик перспективных вентиляторов» Авиационные двигатели, № 1, с. 17-28 (2021)

Целью работы являлась оптимизация конфигурации надроторного устройства (НРУ) для одновременного повышения КПД, газодинамической устойчивости вентилятора и использования НРУ в качестве глушителя шума реактивного типа. Спроектированы и экспериментально исследованы три варианта НРУ щелевого типа применительно к модели однорядного вентилятора С179-2 для двухконтурного двигателя. В аэродинамических и акустических испытаниях исследовано влияние количества рядов НРУ, геометрии щелей, их взаимного расположения и высоты кольцевой полости НРУ на основные характеристики модели вентилятора С179-2. Все исследованные НРУ существенно (на 8–16%) повышают запас газодинамической устойчивости вентилятора на средних и высоких режимах, определяемых приведенной частотой вращения (75–100%), повышение КПД составило 1–2%. Анализ узкополосных спектров шума и диаграмм направленности показал, что применение НРУ данного типа существенно улучшает акустические характеристики вентилятора. Суммарно по трем сертификационным режимам снижение звуковой мощности модели вентилятора С179-2 составило 3 дБ. Ключевые слова: надроторное устройство, акустические характеристики, снижение уровня шума, аэродинамические характеристики, коэффициент полезного действия, газодинамическая устойчивость, перспективный вентилятор, вентилятор двухконтурного двигателя, турбореактивный двухконтурный двигатель

Коротин П.И., Потапов О.А., Фикс Г.Е., Фикс И.Ш., Почкин Я.С., Халецкий Ю.Д. «Активное подавление шума в модели входного канала вентилятора ТРДД» Авиационные двигатели, № 2, с. 7-16 (2021)

Исследованы вопросы активного подавления акустического излучения вентилятора применительно к проблеме снижения шума авиационных двигателей. Приведены результаты экспериментального исследования гашения квазимонохроматического излучения во входном канале модели вентилятора авиационного двигателя. Получено, что в диапазоне частот 400–1600 Гц уровни излучения квазимонохроматических акустических сигналов в переднюю полусферу подавляются на 14–21 дБ. Ключевые слова: активное гашение шума, активное подавление звука, компенсация акустических колебаний, шум вентилятора ТРДД, звук в цилиндрических трубах, акустическая мода

Евстигнеев А.А., Ланшин А.И., Почкин Я.С., Солонин В.И., Халецкий Ю.Д. «Проблема шума перспективных ТРДД для дальнемагистральных самолетов» Авиационные двигатели, № 2, с. 27-40 (2022)

Одной из задач отечественного авиадвигателестроения является разработка и создание конкурентоспособных двигателей в диапазоне тяги 250–450 кН для широкофюзеляжных дальнемагистральных самолетов. Представлена сравнительная оценка уровней шума дальнемагистральных самолетов, силовая установка которых состоит из двух ТРДД большой тяги, в одном случае с прямым, в другом – с редукторным приводом вентилятора. Намечены основные направления исследований по созданию новых технологий снижения шума различных источников применительно к перспективным ТРДД. Ключевые слова: шум самолета, источники шума двигателя, реактивная струя, вентилятор, камера сгорания, турбина, система шумоглушения, звукопоглощающая конструкция, прямой привод вентилятора, редукторный привод вентилятора

Косоногова А.В., Пятунин К.Р., Ханталин Д.С. «Анализ влияния формы смесителя на акустические характеристики выходного устройства двигателя для регионального самолета средствами вычислительного эксперимента» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 279-280 (2022)

При разработке новых модификаций турбореактивных двигателей для региональной авиации, которые создавались и проходили сертификацию в начале двухтысячных годов весьма актуальной становится задача обеспечения более жестких требований по уровню шума, установленными в главе 14 стандарта ICAO при максимальном уровне унификации конструкции двигателя с прототипом. Особенную актуальность этот вопрос приобретает если двигатель имеет невысокую степень двухконтурности и смешение потоков, т.к. в таких двигателях резервы по снижению шума с помощью модернизации системы шумоглушения минимальны, а одним из основных источников шума является реактивная струя. Численное моделирование шума, генерируемого при истечении реактивной струи рассматривалось множеством авторов, однако большинство работ содержат результаты моделирования модельных сопел, а значительная часть работ по полноразмерным выходным устройствам авиационных двигателей относится к соплам с раздельным истечением. В работе представлены результаты численного моделирования генерации и распространения шума при истечении реактивной струи из полноразмерного сопла турбореактивного двигателя со смешением потоков. Моделирование выполнено для двух конфигураций смесителя и проанализировано его влияние на акустические характеристики выходного устройства.

Гончарский А.В., Романов С.Ю., Харченко С.А. «Обратная задача акустической диагностики трехмерных сред» Вычислительные методы и программирование, 7, № 1, с. 113-121 (2006)

Работа посвящена разработке методов и алгоритмов решения прямых и обратных задач акустической диагностики трехмерных сред на компьютерах с параллельной архитектурой. Обратная задача рассмотрена в нелинейной постановке для уравнения Гельмгольца с неизвестным коэффициентом. Разработаны эффективные алгоритмы вычисления прямых и обратных задач, которые показали практически линейную масштабируемость при параллельных вычислениях на многопроцессорных системах. Это позволило на порядки увеличить скорость и размерность решаемых задач, а также оптимизировать параметры модельных экспериментов.

Ахметзянов А.М., Дубинин Е.В., Хасанов Н.Г., Хуснутдинов И.Ф. «Проектирование базовых модельных ступеней центробежных компрессоров методами вычислительной гидродинамики» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 256-260 (2022)

Проектирование центробежных компрессоров на гарантированный уровень расхода, эффективности и напора возможно путем пересчёта характеристик модельной ступени на натурные условия. В АО «НИИ Турбокомпрессор» применяются ряды модельных ступеней, как собственной разработки, так и модифицированные ступени лицензионного ряда Dresser Klark.

Хвалин А.Л. «Моделирование турбулентного режима течения газа» Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика, 22, № 4, с. 320-327 (2022)

Проанализированы физические процессы, происходящие в турбулентном потоке. В поперечном сечении трубопровода выделены характерные области: ядро турбулентного потока и ламинарный пристеночный слой. Для моделирования распределения скорости в ядре потока использован степенной закон, в пристеночной области – линейный закон изменения модуля вектора скорости. Показатель степени определяется в зависимости от значения числа Рейнольдса, алгоритм приведен. Использованный подход не требует значительных вычислительных затрат в отличие от ряда известных сеточных методов на основе системы дифференциальных уравнений Навье–Стокса. На основе анализа физических процессов предложен способ математического моделирования турбулентного режима течения газа в круглой трубе в виде достаточно простых инженерных формул. Геометрический вид трехмерного годографа скорости представляет собой комбинацию из круглого усеченного конуса и фигуры вращения, образованной на основе степенной функции. Определена граница пристеночной области на основе числа Рейнольдса, получена инженерная формула. Приведены результаты расчетов, в графическом виде представлены двумерные профили скорости для ряда значений скоростей. Анализ результатов позволяет определить границы применимости модели. Так, при различиях значений модулей скорости на оси трубопровода и вблизи стенки более 20%, т.е. при числах Рейнольдса ниже 8000, годограф скорости претерпевает излом в верхушечной области. Графический вид годографа скорости приближается к параболическому, что соответствует ламинарному режиму течения газа и описывается законом Пуазейля.

Черников В.С., Хвостов Е.Ю., Чернов В.К. «Охлаждаемый сверхширокополосный квадратурный направленный ответвитель» Труды Института прикладной астрономии РАН № 60, с. 44-48 (2022)

Целью данной работы является разработка сверхширокополосного квадратурного направленного ответвителя, работающего в диапазоне 3–16 ГГц, с возможностью охлаждения до температур ∼10 K для уменьшения активных потерь и использования в составе высокочувствительных радиоастрономических систем. Применение данного устройства в совокупности с облучателем с ортогональными линейными поляризациями позволяет сформировать правую и левую эллиптические поляризации с коэффициентом эллиптичности не более 3 дБ. Методика, используемая при разработке, представляет собой проектирование отдельных секций устройства с помощью справочных данных, анализ полноценного устройства путем электродинамического моделирования и векторный анализ изготовленного макета при температурах ∼300 K и 10 K. При криогенном охлаждении взяты в расчет характеристики СВЧ-тракта измерительного криостатируемого блока. При разработке корпуса учтены негативные факторы, которые могут быть вызваны эффектами теплового сжатия. Использованы соединения со скользящим контактом и специальная форма корпуса. Для плотного прилегания слоев конструкции предусмотрена система отверстий под винты. Выбран материал с близкими значениями коэффициентов температурного расширения по всем направлениям и сопоставимыми со значением данного параметра для меди. Представлены результаты разработки макета сверхширокополосного квадратурного направленного ответвителя с рабочей полосой 3–16 ГГц и возможностью охлаждения до температуры ∼10 K. Из электродинамической модели были найдены параметры топологии устройства и определены оптимальные толщины диэлектрических слоев. В работе приведены результаты измерений характеристик направленного ответвителя при температурах 300 K и 10 K.

Кондратьев М.С., Щербаков К.А., Самченко А.А., Дегтярева О.В., Терпугов Е.Л., Хечинашвили Н.Н., Комаров В.М. «Кремниевые аналоги L-аминокислот: свойства "кирпичиков" чужой биосферы» Биофизика, 67, № 2, с. 213-221 (2022)

DOI: 10.31857/S0006302922020016

Хитрово А.А «Перспективы применения осцилляторных энергетических преобразователей механической энергии в электрическую» Датчики и системы, № 3, с. 40-47 (2022)

DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2022.3.7 Рассмотрены перспективы применения устройств для использования механической энергии текучей водной среды на основе осциллирующего в потоке текучей среды полотна, в котором размещены пьезопреобразователи механической энергии колебаний в электрическую. Ключевые слова: преобразователи, энергетические, пьезоэлектрические, энергия, механическая, электрическая, осцилляция, водная среда, текучая.

Котяшов Е.В., Чернявский В.А., Хлебников С.Г. «Методика обоснования баллистического построения орбитальной системы космических аппаратов мониторинга гравитационного поля Земли» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 1-2(163-164), с. 1-11 (2022)

Целесообразность создания перспективной глобальной системы мониторинга геодезических параметров Земли (ГСМГПЗ) обусловливается как необходимостью устранения имеющихся недостатков, в том числе в системах координат, их перевода в ближайшие годы на новые точностные характеристики, в несколько раз превышающие достигнутый уровень, так и необходимостью обеспечения в геодезическом отношении целого ряда новых перспективных направлений использования системы ГЛОНАСС. В настоящей статье для решения задач мониторинга её гравитационного поля, предлагается методика обоснования баллистического построения орбитальной системы космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, учитывающая особенности функционирования бортовой измерительной аппаратуры разных типов и возможности по передаче измерительной информации на наземные пункты.

Шалунов А.В., Хмелев В.Н., Терентьев С.А., Нестеров В.А. «Выявление режимов и условий удаления влаги из материалов бесконтактным воздействием ультразвуковых колебаний» Инженерно-физический журнал, 95, № 4, с. 925-933 (2022)

Исследована возможность интенсификации сушки материалов бесконтактным ультразвуковым воздействием на частоте 22 кГц при уровнях звукового давления до 175 дБ. Выявлено существенное увеличение скорости сушки материалов в диапазоне уровней звукового давления от 160 до 165 дБ, что обусловлено реализацией механизмов удаления влаги из высушиваемого материала без фазового перехода, т.е. за счет диспергирования свободной влаги с поверхности материала ультразвуковыми колебаниями. При этом время сушки материала сокращается более чем на 40% по сравнению с его сушкой обычным сушильным аппаратом при потреблении УЗ аппаратом не более 25% от электрической мощности обычного сушильного аппарата, необходимой для высушивания материала массой 0.25 кг. Дальнейшее ускорение процесса не всегда целесообразно, поскольку сокращение времени сушки материала на 57.1% при воздействии на него звукового давления в 175 дБ требует более чем трехкратного (82% от полной электрической мощности сушильного аппарата) увеличения энергозатрат на создание УЗ колебаний

Кудрявцев А.Н., Хотяновский Д.В. «Численное моделирование развития неустойчивостей в сверхзвуковых струях прямоугольного сечения» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 197-199 (2022)

На основе модели Навье–Стокса–Фурье для сжимаемого совершенного газа проводится вихреразрешающее численное моделирование развития неустойчивостей в сверхзвуковых струях, истекающих из прямоугольных сопел. Представлены результаты моделирования для изобарической струи одноатомного газа (аргон), истекающей в спутный внешний поток из сопла квадратного сечения.

Васкецов И.А., Кустов О.Ю., Пальчиковский В.В., Храмцов И.В. «Расчетно-экспериментальные исследования акустических характеристик образцов звукопоглощающих конструкций при нормальном падении звуковой волны с помощью различных методов» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 101-102 (2022)

Звукопоглощающие конструкции (ЗПК) являются наиболее эффективным средством снижения шума вентилятора авиационного двигателя. Основополагающей характеристикой ЗПК является ее импеданс – комплексная величина, которая зависит от геометрических параметров ЗПК и от специфических внешних условий эксплуатации. Методы экспериментального определения импеданса ЗПК имеют некоторые недостатки. Данные методы базируются на микрофонных измерениях, при этом микрофоны размещаются на стенках экспериментальных установок или исследуемых образцов (в случае многослойных ЗПК такое размещение микрофонов весьма проблематично). При этом результаты экспериментального определения импеданса ЗПК, полученные с помощью различных методов на различных установках отличаются не только от результатов прогнозирования импеданса по расчетным моделям, но и между собой. Другим способом исследования акустических характеристик образцов звукопоглощающих конструкций является численное моделирование. Такой подход может применяться как для прямой симуляции натурного эксперимента по испытаниям образца ЗПК, так и для исследования ряда физических величин внутри и на поверхности ЗПК, что в дальнейшем можно использовать для уточнения моделей прогнозирования импеданса, а также коррекции методов экспериментального исследования ЗПК. В работе рассматриваются акустические характеристики образцов ЗПК, получаемые с помощью различных методов в интерферометре нормального падения при высоких уровнях звукового давления. В ходе эксперимента использовались стандартизованный метод передаточной функции и метод Дина. Численное моделирование основывалось на решении нестационарной газодинамической задачи распространения звуковой волны внутри интерферометра нормального падения с установленным образцом звукопоглощающей конструкции. В ходе расчета на каждом временном шаге производилась запись сигналов давления в точках, имитирующих микрофоны на стенке интерферометра и зонды на лицевой и тыльной поверхностях образцов. Полученные сигналы обрабатывались аналогично эксперименту. Результаты полученные с помощью численного моделирования имеют хорошее соответствие с результатами эксперимента. Однако, было выявлено отличие результатов, получаемых по методу передаточной функции и методу Дина. Данный эффект наблюдался, как в ходе экспериментальных работ, так и в ходе численных исследований. Для объяснения причин отличий результатов, получаемых с помощью различных методов, был разработан оригинальный метод обработки результатов численного моделирования. Данный метод позволяет определять импеданс непосредственно из соотношения акустического давления на поверхности к акустической скорости. Полученные результаты демонстрируют, что с использованием метода передаточной функции определяется импеданс именно лицевой поверхности образца ЗПК, а с помощью метода Дина, определяется импеданс отдельных ячеек.

Синер А.А., Пальчиковский В.В., Храмцов И.В., Корин И.А., Сорокин Е.В., Старцев А.А. «Об учете переменного импеданса при расчете распространения звука в прямоугольном канале» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 241 (2022)

При распространении звука в каналах авиационного двигателя со звукопоглощающими стенками имеет место существенное изменение уровня звука по длине канала. При этом, величина акустического импеданса, задаваемого в качестве граничного условия на стенке канала, существенно зависит от уровня звукового давления в падающей волне. Таким образом, для выполнения правильного расчета затухания звука в каналах двигателя необходимо учитывать изменение импеданса по длине канала, вызванное изменением уровня звукового давления в волне. В работе рассматривается вопрос о расчетной оценке изменений импеданса ЗПК при изменении уровня звукового давления. Значения импеданса определяются из нестационарного расчета течения газа в одиночном резонаторе, установленном в боковой стенке прямоугольного канала. Для расчета течения используются нестационарные уравнения движения вязкого теплопроводного газа. Расчет проводится в коммерческом газодинамическом пакете для случая без касательного потока вдоль стенок канала. Полученные зависимости используются для задания граничных условий при расчете распространения звука в прямоугольном канале с импедансной стенкой с помощью уравнений Эйлера в частотной области. Расчеты распространения звука выполняются итерационно, граничные условия на поглощающей стенке уточняются по уровням звукового давления, полученным на предыдущей итерации. Итоговые результаты расчетов сравниваются с результатами эксперимента. По результатам работы формулируются методические рекомендации по выполнению расчетов с переменным импедансом на стенках канала.

Ахметзянов А.М., Дубинин Е.В., Хасанов Н.Г., Хуснутдинов И.Ф. «Проектирование базовых модельных ступеней центробежных компрессоров методами вычислительной гидродинамики» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 256-260 (2022)

Проектирование центробежных компрессоров на гарантированный уровень расхода, эффективности и напора возможно путем пересчёта характеристик модельной ступени на натурные условия. В АО «НИИ Турбокомпрессор» применяются ряды модельных ступеней, как собственной разработки, так и модифицированные ступени лицензионного ряда Dresser Klark.