Копьев В.Ф., Шур М.Л. «Азимутальные компоненты звукового поля турбулентной струи: результаты измерений и их использование для валидации современных методов расчета шумА» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 1, с. 5-12 (2010)

Представлено краткое описание разработанной в ЦАГИ методики измерения аэродинамического шума, позволяющей получать амплитуды азимутальных компонент звукового поля (метод азимутальной декомпозиции – МАД), и приведены результаты первой попытки использования данных МАД для валидации численных методов, применяемых в расчете шума струи. В этом смысле МАД открывает принципиально новые возможности, поскольку структура направленности каждого азимутального компонента является значительно более «тонкой» характеристикой, чем суммарный шум, измеряемый в «стандартных» аэроакустических экспериментах. Анализируемая вычислительная система разработана в СПбГПУ и предназначена для расчета шума турбулентных струй на основе метода моделирования крупных вихрей (LES) в сочетании с интегральным методом Фокса Вильямса–Хокингса для определения параметров шума в дальнем поле. В качестве объекта исследования выбрана дозву- ковая струя со скоростью V = 137 м/с. Анализ результатов сравнения полученных расчетных и экспериментальных данных подтверждает плодотворность использования детальной информации, предоставляемой МАД, не только для валидации, но и для поиска путей повышения точности аэроакустических расчетов.

Босняков С.М., Власенко В.В., Лысенков А.В., Михайлов С.В., Морозов А.Н. «Метод инженерного расчета акустических и тяговых характеристик сопел с шумоглушением» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 1, с. 13-27 (2010)

Описана численная методология приближенного расчета тяговых и акустических характеристик сопел сложной пространственной конфигурации, которая включает: 1) расчет среднего по времени поля течения вокруг сопла на базе уравнений Рейнольдса (RANS); 2) моделирование распространения акустических возмущений по среднему полю течения в ближней окрестности сопла; 3) оценка дальнего звукового поля и третьоктавных спектров звукового излучения в нескольких направлениях. Представлены результаты расчета среднего поля течения и коэффициента тяги секторного сопла. Рассмотрены методические расчеты звукового поля сопел.

Абалакин И.В., Дервьё А., Козубская Т.К., Уврар Х. «Методика повышения точности при моделировании переноса акустических возмущений на неструктурированных сетках» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 1, с. 28-36 (2010)

Рассматриваются два пути повышения точности численного моделирования переноса акустических возмущений на неструктурированных сетках при использовании алгоритмов с определением переменных в узлах сетки. Апостериорная оценка точности обеих методик проводится на примере численного решения модельной задачи.

Кудрявцев А.Н., Овсянников А.Ю. «Численное исследование взаимодействия акустических волн со скачком уплотнения» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 1, с. 37-43 (2010)

Выполнено численное моделирование взаимодействия акустических волн со скачком уплотнения. Исследовано как отражение, так и преломление звука. Моделирование проводилось с разрешением внутренней вязкой структуры зоны ударного перехода. Для решения уравнений Навье–Стокса использовалась схема высокого порядка точности с компактными разностями. Показано, что в предельном случае, когда длина волны падающего возмущения много больше толщины скачка, результаты расчетов в широком диапазоне чисел Маха и углов падения возмущений с высокой точностью соответствуют предсказаниям классической линейной невязкой теории. Полученные результаты позволяют сделать однозначное заключение о некорректности недавно предложенной альтернативной теории взаимодействия ударных волн с малыми возмущениями.

Меньшов И.С. «Обобщение метода Годунова на задачи вычислительной аэроакустики» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 1, с. 44-52 (2010)

Рассматривается обобщение численного метода С. К. Годунова на задачи аэроакустики, связанные с расчетом генерации и распространения звуковых волн в сжимаемой жидкости. Формулируется задача о вариации точного решения задачи Римана (задачи о распаде произвольного разрыва в газе) при малых возмущениях начальных данных. Показывается, что эта задача имеет единственное решение, которое можно получить в явном, аналитическом и достаточно компактном виде для произвольных значений возмущений начальных данных. Полученное решение определяет результирующий акустический поток, возникающий при взаимодействии однородных полей малых возмущений на фоне распада произвольного разрыва. Это позволяет построить аналог метода С. К. Годунова для системы линеаризованных уравнений Эйлера, описывающей эволюцию акустического поля на фоне неоднородного поля основного течения. Приводятся результаты расчетов, показывающие работоспособность и эффективность предложенного метода.

Русаков С.В., Синер А.А., Сипатов А.М., Усанин М.В. «Об одном подходе к решению обратных задач акустики турбомашин» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 1, с. 53-58 (2010)

Дан метод анализа звуковых полей, генерируемых турбомашиной, основанный на представлении давления в виде суммы простейших акустических мод. Метод позволяет определять вклады мод в общее звуковое поле по данным измерений давления стационарной решеткой микрофонов. Для связи между амплитудами мод и давлением, измеренным микрофонами, используются нестационарные линеаризованные уравнения Эйлера, решаемые явным по времени численным методом. Проводится анализ разработанного алгоритма. Развиты идеи зарубежных авторов о модовом составе звука турбомашины. На базе этих представлений создана методика, позволяющая определять относительные вклады отдельных мод в общее звуковое поле. Исследованы некоторые математические особенности методики.

Даулинг А.П., Карабасов С.А., Хайнс Т.П. «Использование акустической аналогии и метода моделирования крупных вихрей для диагностики шума турбулентных струй» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 1, с. 59-69 (2010)

Рассмотрен новый подход к моделированию шума реактивных струй в рамках обобщенной акустической аналогии с использованием метода крупных частиц и не содержащий настроечных параметров. Результаты моделирования представлены на примере изотермической круглой струи (эксперимент JEAN).

Копьев В.Ф., Остриков Н.Н. «Mикроструи коронного разряда как возможные актуаторы для управления шумом струй» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 1, с. 70-77 (2010)

Работа посвящена поиску средств активного управления шумом турбулентных потоков, основанных на резонансном разрушении крупных энергосодержащих вихрей. В турбулентных струях для резонансного возбуждения крупных вихрей, имеющих вид вихревых колец, впервые предложено использовать микроструи, возникающие при коронном разряде переменного напряжения. Предложена пространственная конфигурация системы актуаторов из шести игл-анодов для возбуждения бесселевских мод колебаний ядра вихревого кольца. Продемонстрировано наличие эффекта сильного разрушения вихревых колец в диапазоне скоростей потока (12–30 м/с) и показано, что эффект разрушения вихревых колец чувствителен к настройке оптимальной пространственной конфигурации всей системы актуаторов, включая настройку взаимного расположения каждой иглы-анода и отвечающей ей иглы-катода, а также настройку направления игл-анодов по отношению к направлению потока. Главный вывод состоит в том, что эффект разрушения вихревых колец носит резонансный характер, так как он достигается только при воздействии пульсирующими микроструями и не достигается при воздействии постоянными микроструями, создающимися высоковольтными источниками постоянного напряжения.

Бакланов В.С. «Анализ виброакустических процессов в турбореактивном двигателе и других агрегатах силовой установки по результатам исследований частотных характеристик системы "двигатель–крепление–планер"» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 1, с. 78-85 (2010)

Исследования виброакустических процессов в газовоздушном тракте и в ряде агрегатов авиационного двигателя и сравнение их с вибрационным нагружением корпуса двигателя показали значительную взаимосвязь этих процессов. Представлена расчетная модель многосвязной системы "двигатель–крепление–планер", разработанная на основе экспериментальных исследований частотных характеристик динамических податливостей и виброакустических проводимостей корпуса двигателя и конструкции планера в местах опорных связей. Эта модель позволяет разработать ряд алгоритмов для оценки акустических процессов в газовоздушном тракте двигателей, вибрационных характеристик агрегатов силовой установки (например, плунжерных насосов) и динамического нагружения узлов крепления двигателей.