Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.14 Авиационная акустика

 

Bashkatov V.V., Ostrikov N.N. «Influence of the Nonlinear Operating Mode of Acoustic Liners at High Sound Pressure Levels on Sound Wave Propagation in a Cylindrical Duct with a Flow» Acoustical Physics, 70, № 1, с. 9-20 (2024)

The problem of sound propagation in a cylindrical duct with a uniform flow is considered with nonlinear impedance boundary conditions resulting from the dependence of the impedance of acoustic liners on the sound pressure level. An iterative procedure for solving this problem has been constructed, in which sound propagation is described by an asymptotic solution to the problem of the propagation of sound modes in a cylindrical duct with a uniform flow with a smoothly non-uniform impedance of the walls in the axial direction, and the nonlinear mode of operation of the liners is based on a semiempirical model of a two-layer acoustic liners. It is shown that the constructed iterative algorithm converges within the limits of applicability of the asymptotic solution and diverges beyond them. It is shown that, for the parameters with which the calculations were carried out, the nonlinear effect of the liners operation leads to an increase in sound attenuation compared to a linear solution of a similar problem, and this effect is when sound propagates along rather than against the flow.

Acoustical Physics, 70, № 1, с. 9-20 (2024) | Рубрики: 05.03 08.11 08.14

 

Карабасов С.А., Макаров В.Е., Миронов А.К., Шорстов В.А. «Расчетно-экспериментальное исследование аэроакустического резонанса в модельном выходном устройстве прямоугольного поперечного сечения» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1036-1041 (2023)

При расчете с применением зонного вихреразрешающего подхода было обнаружено явление колебания струи в модельном выходном устройстве. Сопоставления с экспериментом по уровню шума в дальнем поле, и, особенно, по частоте тона, подтверждают физичность резонанса в расчете. В процессе анализа было выяснено и подтверждено расчетами то, что резонанс критически зависит от акустической волны, возникающей в месте достаточно резкого обрыва канала, образуемого нижней и боковыми поверхностями. Показано отсутствие резонанса при достаточном скосе боковых поверхностей около задних кромок. При изменении высоты боковых поверхностей частота резонанса растет при сохранении равенства модулей фазовых скоростей и структуры стоячей волны.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1036-1041 (2023) | Рубрики: 08.14 12.02

 

Крашенинников С.Ю., Маслов В.П., Миронов А.К., Мышенков Е.В. «Анализ возможности снижения шума струи перспективного СПС при помощи систем типа миксер–эжектор» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1042-1049 (2023)

Проведен анализ известных данных по снижению шума выхлопной струи сверхзвуковых пассажирских самолетов (СПС) при помощи систем типа миксер-эжектор. Проведены дополнительные экспериментально-расчетные исследования зависимости акустических, расходных и тяговых характеристик осесимметричного миксера-эжектора от скорости истечения струи. Акустические испытания проводились как в статических условиях, так и при наличии внешнего обтекания. Для определения тяговых и расходных характеристик сопел проведено математическое моделирование. Результаты работы показывают, что эффективность шумоглушащего устройства возрастает при увеличении скорости струи на срезе сопла и падает при наличии внешнего потока. Наилучше результаты по акустической эффективности в исследованной конфигурации были получены при скорости истечения струи порядка 370 м/с и оказались на уровне 2 дБ/1% потерь тяги в статических условиях и порядка 1 дБ/1% при наличии внешнего обтекания.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1042-1049 (2023) | Рубрики: 08.14 10.07 10.08

 

Замтфорт Б.С. «Влияние степени двухконтурности и тяги на выбор настройки звукопоглощающих конструкций» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1050-1052 (2023)

Оптимальную настройку звукопоглощающих конструкций (ЗПК) необходимо рассчитывать в дальнем звуковом поле. Под оптимальной понимается настройка, позволяющая получить максимальное снижение уровней шума по сумме в трех контрольных точках (КТ). Расчет амплитудно-частотных характеристик ЗПК проводится на основе экспериментальных или расчетных матриц уровней звукового давления двигателя. Поясним физический смысл влияния степени двухконтурности (m) и/или тяги двигателя (P). С увеличением одного из этих параметров при газодинамическом подобии двигателей растет и диаметр вентилятора и при сохранении его окружной скорости снижается частота вращения ротора и частоты следования лопаток вентилятора сдвигаются в более низкочастотную область; переход от 3–4-двигательных самолетов к 2-двигательным самолетам тоже влечет за собой рост величины тяги. Анализ результатов расчетов показал: 1) для двигателей с небольшой m≈5, что суммарное снижение уровня шума в трех КТ остается практически постоянным при настройке ЗПК с максимумом поглощения в диапазоне частот от 1,6 до 3,15 кГц; это допускает значительную вариацию локальных параметров ЗПК без снижения итоговой их эффективности; 2) для двигателей с m=10 при использовании двухмодальных ЗПК максимальное снижение уровня шума в трех КТ получается при их настройке на частоты со разницей в 2/3 октавы, а не в октаву, как традиционно принято; выигрыш от такой настройки может достигать 1 EPN дБ.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1050-1052 (2023) | Рубрики: 08.14 10.07 10.08

 

Бычков О.П., Фараносов Г.А. «О локальном разделении звуковых и псевдозвуковых пульсаций» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1053-1058 (2023)

Предложен «локальный» способ разделения звуковых и псведозвуковых пульсаций в турбулентном течении, основанный на анализе сигналов в нескольких близкорасположенных точках, так что общий размер измерительной зоны много меньше масштаба корреляции псевдозвуковых возмущений. Предполагается, что гидродинамические пульсации подчиняются модели «вмороженной» турбулентности, что позволяет в режиме реального времени преобразовать пространственную производную сигнала во временную, которая после интегрирования по времени дает оценку псевдозвуковых возмущений. Представлены теоретическая модель предложенного подхода, результаты тестов на модельных примерах, анализ преимуществ и недостатков метода.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1053-1058 (2023) | Рубрика: 08.14

 

Демьянов М.А. «Теоретическое исследование развития на начальном участке слоя смешения гидродинамических возмущений, происходящих из точки примыкания к твердой кромке» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1059-1064 (2023)

Одним из основных объектов исследования в аэроакустике является струйное течение. Шум турбулентной дозвуковой струи обусловлен интенсивной нелинейной вихревой динамикой, происходящей в слое смешения. Слой смешения струи развивается из сошедшего с кромки сопла в свободное пространство пограничного слоя. Аналогично, по крайней мере, часть возмущений, присутствующих в слое смешения струи, являются, по сути, результатом последующей эволюции возмущений, пришедших из пограничного слоя. В данной работе рассмотрена линейная задача гидродинамических возмущений на фоне среднего турбулентного течения, сформированного в рамках алгебраической модели Прандтля. Предполагается, что при этом рассматриваемые возмущения не взаимодействуют с турбулентными пульсациями и являются невязкими. Условие пренебрежения влиянием вязкости заведомо справедливо для струйных течений, возникающих в практических условиях. Геометрия течения представляет конус с вершиной на кромке сопла, возмущения развиваются из сингулярной точки. Для построенных решений исследованы характерные физические свойства. Данная работа направлена на изучение процесса развития волн неустойчивости – когерентных структур, проявляющихся на начальном участке турбулентной струи и являющихся одним из возможных источников звукового шума.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1059-1064 (2023) | Рубрика: 08.14

 

Башкатов В.В., Остриков Н.Н. «Исследование влияния нелинейного режима работы двуслойных сотовых ЗПК на процесс распространения звука в каналах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1065-1071 (2023)

Целью данной работы являлось применение асимптотического решения задачи о распространении звуковых мод в цилиндрическом канале с однородным потоком и плавно неоднородным импедансом стенок к построению решения нелинейной задачи о распространении звука в канале с учетом нелинейного режима работы двухслойных сотовых ЗПК. С помощью указанного асимптотического решения была построена итерационная процедура для получения акустического поля с использованием полуэмпирической модели двуслойной сотовой ЗПК. Проведенные параметрические исследования показали, что сформулированная итерационная процедура сходится в рамках границ применимости полученного аналитического решения, а при тех параметрах, при которых проводились расчеты, нелинейный эффект работы ЗПК приводит к увеличению затухания акустических возмущений по сравнению с линейным решением аналогичной задачи.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1065-1071 (2023) | Рубрики: 08.14 10.07 10.08

 

Остриков Н.Н., Ипатов М.С., Лаврухина М.П., Денисов С.Л., Яковец М.А. «Смешанные сотовые ЗПК авиадвигателя как средство обеспечения оптимальных значений импеданса в широком диапазоне частот» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1072-1078 (2023)

Работа посвящена проблеме выбора геометрических параметров двухслойных сотовых звукопоглощающих конструкций (ЗПК), при которых в широком диапазоне частот достигаются оптимальные значения импеданса, предварительно вычисляемые для каналов авиадвигателя на основе максимального снижения шума самолета на местности и характеризуемые слабой зависимостью мнимой части импеданса от частоты. Показано, что использование двухслойных сотовых ЗПК смешанного типа позволяет с достаточной точностью решить указанную проблему в диапазоне частот шириной 1.5–2 кГц. Это фактически классические двухслойные ЗПК, у которых проценты перфорации панелей и размеры шестигранных ячеек сотовых блоков в обоих слоях подбираются таким образом, что в ячейку первого слоя не всегда попадает отверстие второго слоя, и в итоге на единице площади лицевой панели ЗПК реализуется одновременно двухслойные и однослойные конструкции, т.е. имеет место смесь, причем управление процентом двухслойных «ячеек» на единице площади осуществляется за счет варьирования стороны шестигранника сотового заполнителя. Показано, что существующие полуэмпирические зависимости импеданса ЗПК от геометрических параметров, уровня звукового давления и скорости скользящего потока позволяют в целом качественно предсказать экспериментальные данные для смешанных ЗПК, однако точность количественного предсказания недостаточно велика, и основная проблема состоит в зависимости импеданса от скорости потока.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1072-1078 (2023) | Рубрики: 08.14 10.07 10.08 10.09

 

Кузнецов С.В., Голубев А.Ю. «Исследование турбулентных пульсаций давления на стенке при обтекании консольного цилиндра» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1079-1083 (2023)

Пристеночные пульсации давления в турбулентном течении являются источником шума и возбуждают вибрации обтекаемых потоком упругих конструкций. Наличие выступающих элементов на обтекаемой поверхности приводит к существенному увеличению интенсивности пульсаций. В данной работе представлены результаты экспериментального исследования пространственно-временной структуры поля пристеночных пульсаций давления в турбулентном пограничном слое в окрестности консольного цилиндра. Измерения проводились в аэроакустической установке П-2 Московского комплекса ЦАГИ. Определены размеры зоны интенсивных пульсаций давления в различных диапазонах частот. Посредством масляной визуализации поверхностных линий тока проведено сопоставление картины течения с характеристиками поля пристеночных пульсаций давления. Рассмотрены наиболее яркие особенности пространственно-временных, корреляций поля давления, играющие существенную роль в механизме возбуждения вибраций упругих конструкций турбулентным течением жидкости или газа.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1079-1083 (2023) | Рубрики: 08.14 14.02

 

Бакланов В.С. «Самолеты с двигателями нового поколения (решения и проблемы)» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1097-1101 (2023)

Выполнение новейших норм шума на местности, период действия которых в последнее время стремительно сокращался, обеспечили двигатели нового поколения большой степени двухконтурности (8–12). Так фирма PW, создавшая 10 редукторных двигателей для 10 типов самолетов, включая МС-21, ведет работы над новым редукторным двигателем двухконтурности 15. А фирмы GE и Safran уже испытывают на демонстраторе А380 open fan по программе уменьшения на 20% расходов топлива в 2030 г. Значительный рост степени двухконтурности двигателей ведет к увеличению диаметра вентилятора и образованию ударных волн при сверхзвуковой скорости концов лопаток. Одна из необходимых мер борьбы с ударными волнами – снижение частоты вращения вала вентилятора, в результате чего вибрационный спектр двигателей существенно расширился со сдвигом в низкочастотную часть спектра. Для планера современного самолета характерно наличие десятков собственных форм колебаний в низкочастотной части спектра. Взаимодействие некоторых из этих форм колебаний с возмущающим воздействием силовой установки, передаваемым через узлы крепления двигателей, приводит к генерированию структурного шума, сместившегося в низкочастотную область, включая инфразвук в гермокабине самолетов, включая кабину экипажа, обозначая условия работы экипажа и требуя обеспечение безопасности полета. Решение проблем структурного шума требует создания нового поколения крепления для двигателей увеличенной степени двухконтурности (с встроенными низкочастотными блоками виброизоляции), разработанного с учетом реальных динамических характеристик корпусов новых двигателей и конструкции планера.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1097-1101 (2023) | Рубрики: 08.14 10.05 10.09

 

Арефьев К.Ю., Крикунова А.И., Гришин И.М., Минко А.В., Ильченко М.А., Заикин С.В. «Исследование влияния вынужденных акустических колебаний на окисление метана в канале постоянного сечения энергосиловой установки» Вестник Московского авиационного института, 31, № 1, с. 134-135 (2024)

Представлены результаты расчетно-экспериментального исследования акустической интенсификации процессов окисления метана в высокоэнтальпийном кислородсодержащем (по составу максимально приближенному к воздуху) потоке. Исследования проведены для конечного по длине канала постоянного сечения. Рассмотрен диапазон начальных удельных энтальпий кислородсодержащего потока от 1600 до 2400 кДж/кг. Выявлены закономерности влияния полной энтальпии кислородсодержащего потока и акустического воздействия на эффективность (с точки зрения завершенности химических реакций) окисления метана. Установлено влияние частоты акустического воздействия на коэффициент завершенности физико-химических процессов. Определены значения коэффициента избытка топлива для различных полных энтальпий кислородсодержащего потока, соответствующие диффузионному и кинетическому режимам окисления метана. Проведен анализ спектральных характеристик пульсаций статического давления в потоке, по результатам которого отмечена стабильность окисления метана на исследованных режимах. Ключевые слова: окисление метана, кислородсодержащий поток, акустическое воздействие, диффузионный режим окисления, кинетический режим окисления, завершенность химических реакций

Вестник Московского авиационного института, 31, № 1, с. 134-135 (2024) | Рубрика: 08.14

 

Писарев П.В., Ахунзянова К.А. «Исследование акустической эффективности ячеек звукопоглощающих конструкций конической формы с проницаемыми поверхностями» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника, № 4(75), с. 44-54 (2023)

Актуальность исследования обусловлена ужесточением норм Международной организации гражданской авиации по шуму самолетов на местности. С 2018 г. для среднемагистральных самолетов весом до 55 т требования по уровню шума становятся жестче на 7 EPN дБ, и этим нормам не соответствует большинство зарубежных и ни один эксплуатируемый ныне самолет российского производства. В связи с этим под угрозу ставится конкурентоспособность отечественной гражданской авиации на мировом рынке. Для решения проблемы требуется серьезная интенсификация усилий в разработке подходов и систем снижения авиационного шума. Одним из наиболее эффективных способов снижения шума авиационных двигательных установок является включение в ее состав звукопоглощающих конструкций. Как правило, звукопоглощающие конструкции представляют собой совокупность резонаторов Гельмгольца, выполненных в виде сотовой конструкции. Такие звукопоглощающие конструкции традиционно устанавливают на внутренней поверхности воздухозаборника авиационного двигателя для снижения шума, распространяющегося в переднюю полусферу, и на стенках канала наружного контура двигателя для снижения шума, распространяющегося в заднюю полусферу. В настоящей работе представлены результаты исследования акустической эффективности широкополосных звукопоглощающих конструкций, оснащенных проницаемыми поверхностями. Для проведения экспериментальных исследований разработаны и изготовлены эталонные образцы ячеек звукопоглощающих конструкций, на основе взаимно перевёрнутых конусов. Лабораторные испытания проводились на интерферометре с нормальным падением звуковой волны. По результатам экспериментальных исследований выявлено, что проницаемые поверхности в совокупности со звукопоглощающей конструкцией на основе взаимно перевернутых конусов позволяют повысить широкополосность и акустическую эффективность конструкции. Ключевые слова: звукопоглощающая конструкция, ячейка Гельмгольца, резонансная частота, звукопоглощение, акустическая эффективность.

Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника, № 4(75), с. 44-54 (2023) | Рубрики: 10.07 10.08 08.14

 

Гаджимагомедов Г.Г., Батура Н.И., Баранов С.А., Сбоев Д.С. «Пульсации потока в аэродинамической трубе с открытой рабочей частью и управление ими» 9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 36-38 (2018)

9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 36-38 (2018) | Рубрики: 04.11 08.14

 

Егоров И.В., Пальчековская Н.В. «Численное моделирование восприимчивости сверхзвукового пограничного слоя к трехмерным акустическим возмущениям» Материалы XXII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС 2021). Алушта, 04–13 сентября 2021 г., с. 363-365 (2021)

Материалы XXII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС 2021). Алушта, 04–13 сентября 2021 г., с. 363-365 (2021) | Рубрики: 04.12 08.14

 

Бычков О.П., Миронюк И.Ю., Фараносов Г.А., Юдин М.А. «Анализ структуры звукового поля сверхзвуковой струи на основе данных численного моделирования» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1030-1035 (2023)

Проведено численное моделирование аэроакустических характеристик затопленной сверхзвуковой струи, истекающей из сопла Лаваля с выходным диаметром D=0.03 м на расчетном режиме истечения с числом Маха М=2 (скорость истечения около U≈510 м/с). В процессе расчета накоплены временные истории случайных параметров на протяжении около 5000 конвективных времен (D/U), что в 10–20 раз превышает значения, типичные для численного моделирования струйных течений. Сопоставление данных, полученных из расчета, с имеющимися экспериментальными, данными показало их хорошее соответствие как в терминах спектра и направленности суммарного шума, так и в терминах характеристик азимутальных мод. Проведен анализ излучения отдельных азимутальных компонент шума струи в дальнем поле и показано, что в зависимости от угла наблюдения в звуковом сигнале могут доминировать источники шума различной природы.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1030-1035 (2023) | Рубрики: 04.12 08.07 08.14

 

Аксенов А.А., Тимушев С.Ф., Клименко Д.В., Федосеев С.Ю., Мошков П.А. «Численное моделирование генерации шума разными конфигурациями винтов мультикоптера» Математическое моделирование, 36, № 2, с. 99-112 (2024)

Мультикоптеры (дроны) малой грузоподъемности широко используются для коммерческой и другой деятельности. В развитых странах Европы и в США начинают разрабатываться законодательные меры по ограничению шума мультикоптеров, поэтому низкий уровень шума мультикоптера с винтовыми движителями является важным фактором конкурентоспособности. Это требует развития методов вычислительной аэроакустики в сочетании с системами автоматизированного проектирования дронов, включая винтовые движители. Применение метода декомпозиции вихревой и акустической мод в дозвуковом изоэнтропийном течении, описанное в данное статье, позволяет учесть факторы неоднородности потока и интерференции роторов. Для верификационных расчетов использована однопроцессорная версия ПО, реализующая данный метод во временной области для частоты следования лопастей винтов (ЧСЛ). Получены сравнительные характеристики параметров звукового поля для разных конфигураций роторов в режиме висения над землей. Показана необходимость оптимизации взаимного положения винтов мультикоптера для обеспечения низкого уровня излучаемой звуковой мощности.

Математическое моделирование, 36, № 2, с. 99-112 (2024) | Рубрики: 04.12 08.14 10.01