Панов С.Н. «Локализация источников шума с помощью микрофонных антенн» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 183-191 (2019)

Обсуждаются вопросы локализации источников шума путем использования микрофонных антенн. Повышения эффективности идентификации источников шума зависит от правильности выбора метода, антенны, ее параметров, расположения антенны относительно источника, программного обеспечения и др. Приводится обзор основных параметров, включающих разрешающую способность, пространственное наложение, максимальный уровень боковых лепестков антенн, и особенностей компонентов систем. Приведены примеры систем: звуковых камер Sound Camera Digital Array и AС-100, антенн P-V и Simcenter Testlab 3D Acoustic Camera Advanced. Анализируются основные характеристик и их применение. Сделан вывод о перспективности применения таких систем для локализации источников шума и борьбе с шумом.

Денисов С.Л., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ипатов М.С. «Сравнительные исследования в заглушенной камере АК-2 диаграмм направленности шума, излучаемого из каналов воздухозаборных устройств прямоугольной, трапециевидной и круглой формы» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 55-56 (2021)

Проблема исследования излучения звука из канала круглого цилиндрического сечения является важной частью проблемы снижения тонального шума вентилятора авиационной силовой установки. Однако для перспективных сверхзвуковых пассажирских самолётов канал круглого сечения не является единственно возможным. Наибольший интерес для данного типа самолётов, с точки зрения аэродинамики, представляют каналы прямоугольного или трапецевидного сечения. Но если теория распространения звука в цилиндрических каналах развита весьма хорошо, то для каналов прямоугольного сечения задача распространения и излучения звука является новой и активные исследования в этой области только начинаются. Исследования излучения звука из каналов круглой, прямоугольной и трапецевидной формы были выполнены в заглушенной камере АК-2 ЦАГИ. Было исследовано четыре типа воздухозаборников (причем круглый воздухозаборник использовался в качестве опорного случая) в широком диапазоне частот, методов возбуждений и ориентации относительно измерительных микрофонов. Проведенные исследования диаграмм направленности продемонстрировали наличием максимумов и минимумов звукового поля в точках наблюдения для всех исследованных типов прямоугольных воздухозаборников. Также была установлена чувствительность к типу воздухозаборного канала, а также к его ориентации по отношению к измерительным микрофонам.

Яковец М.А., Остриков Н.Н. «Об оптимальных значениях импеданса в каналах воздухозаборника и наружного контура двигателя с учетом модального состава звукового поля и особенностей излучения в дальнее поле» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 57 (2021)

В современном мире возможность эксплуатации магистральных самолетов в системе международных авиаперевозок определяется, в частности, удовлетворением требованиям норм Международной организации гражданской авиации (ИКАО) по шуму на местности. Наиболее эффективным способом снижения шума вентилятора является облицовка каналов двигателя звукопоглощающими конструкциями (ЗПК), параметры которых подбираются таким образом, чтобы обеспечить максимальное затухание звука при его распространении вдоль канала на различных режимах работы двигателя в течение взлетно-посадочного цикла полета самолета. При этом при оптимизации ЗПК в отечественной практике до сих пор использовались упрощающие модели, например, модель «длинного» канала, в которой канал наружного контура с пилоном заменяется на плоский канал, а импеданс настраивается на максимальное затухание мод низкого порядка, или модель «короткого» канала для воздухозаборника, в которой импеданс ЗПК выбирается из условия глушения одной моды с максимальной амплитудой. В настоящей работе проводится исследование оптимальных значений импеданса для каналов воздухозаборника и наружного контура при различном модальном составе. Показано, что при наличии в распределении всех волноводных мод, модальный состав слабо влияет на значения оптимального импеданса, однако существенно влияет на оценку эффективности ЗПК.

Башкатов В.В., Остриков Н.Н., Яковец М.А. «Численное исследование зависимости коэффициентов отражения звуковых мод от открытого конца канала воздухозаборника от скорости потока» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 57 (2021)

Продолжение исследований, начатых в работе В.В. Башкатов, Н.Н. Остриков, М.А. Яковец. Верификация численного метода конечных элементов для задачи определения коэффициентов отражения звуковых мод от открытого конца канала воздухозаборника при отсутствии потока // Акустика среды обитания, материалы конференции, 2021, с. 26-35, в которой на основе сравнения с известным аналитическим решением об излучении вращающихся звуковых мод из открытого конца полубесконечного цилиндрического канала с жесткими стенками был верифицирован численный метод конечных элементов с точки зрения точности расчета коэффициентов отражения звуковых мод от открытого конца канала обратно внутрь канала. В настоящей работе проводится исследование зависимости от скорости всасывающего потока коэффициентов отражения различных звуковых мод от открытого конца канала воздухозаборника. Рассматривается реалистический воздухозаборник с жесткими стенками и лемнискатной формой открытого конца, в который засасывается потенциальный изоэнтропийный поток. При этом методом конечных элементов решается уравнение Блохинцева распространения звука в потенциальном изоэнтропийном потоке. Показано, что коэффициенты отражения звуковых мод существенно зависят от скорости всасываемого потока, что в особенности наблюдается для звуковых мод, распространяющихся вблизи условия отсечки.

Бобровницкий Ю.И., Томилина Т.М., Ким А.А. «Влияние параметров акустической установки на эффективность ЗПК» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 58 (2021)

Звукопоглощающие конструкции (ЗПК) для авиационных двигателей и для многих других «шумных» объектов сначала отрабатываются и тестируются на упрощенных установках и стендах. В идеале, к которому надо стремиться, эффективность ЗПК, измеряемая на установке, должна совпадать с эффективностью, измеряемой на реальном источнике. В действительности идеальных установок и стендов не существует, так как эффективность зависит не только от параметров самой ЗПК, но и в значительной мере от параметров акустической обстановки и источника возбуждения. Чтобы выяснить, какие именно параметры сильнее всего влияют на эффективность ЗПК и определяют соответствие стендовых и реальных ее значений, в ИМАШ РАН было проведено специальное исследование, некоторые результаты которого частично приводятся в данном докладе. Исследование было проведено на лабораторной установке, созданной для исследования поглощения звука метаматериалами при скользящем падении и состоящей из короткого волновода, к стенкам которого могли крепиться кассеты ЗПК (Акустический журнал, 2020, т.66, №3, с. 332-341). Основным результатом исследования явилось выявленное экспериментально и объясненное теоретически физическое явление, ранее в литературе не обсуждавшееся и которому в докладе уделено наибольшее внимание. Явление заключается в сильной зависимости эффективности ЗПК от параметра, который авторы назвали «типом источника». Было показано, что эффективность одного и того же ЗПК существенно зависит от того, является ли источник возбуждения кинематического, силового или энергетического типа. В докладе дано строгое определение типа источника, объяснен физический смысл явления и показано, как его следует использовать при проектировании эффективных ЗПК.

Жигалкин А.С., Любимов Д.А. «Анализ RANS/ILES(i) методом влияния турбулентности набегающего потока на спектральные свойства пульсаций давления в сверхзвуковом воздухозаборнике на заданном режиме работы» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 58-59 (2021)

С помощью комбинированного RANS/ILES(i) метода высокого разрешения выполнены расчеты течения в модельном сверхзвуковом воздухозаборнике смешанного сжатия.

Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ипатов М.С. «Валидация метода определения модального состава звукового поля в цилиндрическом канале на основе синхронных измерений диаграммы направленности излучения из открытого конца канала» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 59-60 (2021)

Развивается метод для экспериментального определения с помощью решетки микрофонов различных звуковых мод в цилиндрических каналах с потоком в предположении об их коррелированности.

Демьянов М.А., Бычков О.П. «Трехмерная локализация акустических источников с помощью последовательных измерений одной микрофонной решеткой» Акустика среды обитания. Сборник трудов Шестой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2021). Москва, 21 мая 2021 г., с. 97-103 (2021)

Произведено обобщение стандартного алгоритма Conventional Beamforming, позволяющее производить обработку данных последовательных измерений одной микрофонной решеткой, располагаемой в различных положениях по отношению к области генерации звука. Проведенное улучшение, в частности, применимо к конфигурации расположения микрофонов в виде прямого двугранного угла, с помощью которого производят трехмерную локализацию акустических источников. В случае отсутствия непосредственной возможности применения такого типа микрофонных решеток, обобщенный алгоритм позволяет заменить измерение двугранной решеткой парой измерений одной плоской микрофонной решеткой, последовательно помещаемой в грани угла. Верификация и валидация модифицированного метода производятся при помощи численного моделирования, а также при помощи результатов проведенных экспериментов в акустической заглушенной камере АК-2 ЦАГИ, где в качестве источников шума использовались акустические динамики. В результате обработки экспериментальных данных произведена трехмерная локализация, а также определен уровень интенсивности шума, создаваемого источниками. Данный подход может быть полезен в виду того, что использование измерительной системы синхронного сбора данных сложной геометрии с большим количеством микрофонов является экономически затратным. Реализованный алгоритм позволяет избежать соответствующих трудностей за счет последовательного использования лишь одной микрофонной решетки, при этом делая возможным получение достаточно точной локализации звуковых источников в заданном объеме.

Руденко О.В. «Об излучении звука движущимися объектами» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 12 (2021)

Известно, что заряженные частицы могут излучать электромагнитные волны, если они движутся с ускорением. Однако и при равномерном движении в среде может возникнуть «второй» вид излучения – Вавилова–Черенкова. Для этого частица должна двигаться со сверхсветовой скоростью, большей фазовой скорости света в среде. «Третий» вид (переходное излучение) возникает при пересечении зарядом границы раздела двух сред с разными показателями преломления. Когда частица переходит из одной среды в другую, окружающее ее поле изменяется, порождая волну. Это излучение было теоретически предсказано В.Л. Гинзбургом и И.М. Франком в 1945 г. Нобелевская премия присуждена В.Л. Гинзбургу в 2003 г. «За основополагающий вклад в теорию сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей», однако сам Гинзбург считал своим основным достижением именно открытие переходного излучения. Акустическим аналогом «второго» типа излучения (Вавилова–Черенкова) являются «волны Маха», возбуждаемые телом, движущимся в атмосфере со сверхзвуковой скоростью. Эти волны предсказаны и теоретически изучены в середине 19 века К. Доплером за 40 лет до их экспериментальной визуализации Э. Махом и за 100 лет до наблюдения соответствующего оптического эффекта. В отличие от оптики, где эффект был слаб и был обнаружен во многом благодаря хорошему зрению П. Черенкова, его акустический аналог весьма силен и чувствительных приборов для регистрации не требует. Достаточно сослаться на волну звукового удара, возникающую при движении самолета на сверхзвуковых скоростях. Создание современных сверхзвуковых пассажирских самолетов тормозится именно серьезными экологическими последствиями звукового удара, а полеты на малых высотах могут вообще привести к летальному воздействию на организмы. Переходное излучение в акустике изучено в меньшей степени и обсуждается много реже, чем в оптике. Однако акустический эффект и в этом случае гораздо сильнее оптического. Его наблюдал (слышал) каждый пассажир поезда, движущегося по мосту с периодически расположенными фермами, или при поездке в автомобиле мимо череды колонн или других конструкций, создающих сильные неоднородности границ. Более слабое переходное излучение сопровождает движение судов на воздушной подушке или экранопланов над неровной поверхностью воды. Обсуждаются физические особенности излучения акустических волн равномерно движущимися объектами в сравнении с аналогичными явлениями в оптике.

Самохин В.Ф., Крицкий Б.С., Миргазов Р.М., Ивчин В.А. «Направленность и спектр акустического излучения одновинтовых вертолетов» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 44 (2021)

Обсуждаются обобщенные энергетические, пространственные и спектральные характеристики суммарного акустического излучения отечественных вертолетов одновинтовой схемы на режиме горизонтального полета в широком диапазоне изменения взлетной массы и числа Маха скорости потока в концевом сечении наступающей лопасти несущего винта.

Бычков О.П., Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А., Чернышев С.А. «О квадрупольной природе шума низкоскоростных струй» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 98-99 (2021)

Несмотря на 70-летнюю историю изучения проблемы генерации шума турбулентными струями, до сих пор нет общепринятой теории данного явления. В качестве источников шума рассматриваются мелкомасштабная турбулентность в слое смешения, крупномасштабные структуры, возникающие в слое смешения за счет неустойчивости Кельвина–Гельмгольца, комбинации этих источников и даже пульсации во внешней по отношению к слою смешения области. В вопросе поиска причин генерации шума и построения соответствующих физических моделей решающую роль играет физический эксперимент, а в последнее время, учитывая прогресс в высокопроизводительных вычислениях, и численный эксперимент. В настоящей работе представлено подробное исследование структуры звукового поля относительно низкоскоростных дозвуковых струй (с числами Маха истечения ∼0.4–0.6). Для анализа используются различные наборы данных, в том числе экспериментальные данные, полученные методом азимутальной декомпозиции, и численные данные, полученные методом моделирования крупных вихрей (LES) с помощью различных решателей и численных схем. Экспериментальные данные служат, в том числе, для валидации численных методов. Численное моделирование, в свою очередь, позволяет собирать синхронные временные реализации давления в разных точках дальнего поля и проводить тщательный анализ амплитуднофазовых характеристик акустического поля для каждой азимутальной моды. Амплитуднофазовые характеристики первых трех азимутальных мод четко подтверждают квадрупольный характер шума, излучаемого на низких и средних частотах. Более того, можно сделать вывод, что шум излучается суперпозицией некоррелированных компактных квадруполей, распределенных по области, вытянутой в осевом направлении, так что вся область источника некомпактна. Любая физическая модель шумообразования в струях должна удовлетворять этим наблюдаемым фактам. На настоящий момент единственной моделью источников шума струи, наиболее полно удовлетворяющей данным физических и численных экспериментов, является полуэмпирическая корреляционная теория источников шума, учитывающая их квадрупольный характер. Она позволяет для дозвуковых струй в широком диапазоне скоростей и частот с высокой точностью моделировать не только суммарные спектры и направленность излучаемого шума, но и соответствующие нетривиальные характеристики для его азимутальных компонент.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Фараносов Г.А. «Моделирование источников звука в струе со спутным потоком» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 99-100 (2021)

Целью настоящей работы является разработка модели источников шума струи, позволяющей проводить быстрые и эффективные оценки характеристик акустического излучения турбулентных струй в ходе работ по снижению шума самолетов. Поскольку на звуковое излучение струи сильное влияние оказывает взаимодействия звукового поля с элементами планера, то модель источников шума должна позволять предсказывать не только спектральную плотность, но и фазовые характеристики излучаемого звукового поля. Этому условию удовлетворяет корреляционная модель источников звука, предложенная авторами ранее. На данном этапе работы проводится развитие корреляционной модели на струи со спутным потоком. В рамках предложенной модели источников звука в струях в условиях спутного потока проводится сравнение результатов предсказания с экспериментальными данными в широком диапазоне параметров. Показано, что модель обладает хорошей предсказательностью, позволяющей использовать ее для оценок шума струи в дальнем и ближнем поле в условиях полета.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «О разделении акустических и гидродинамических переменных в модели звуковых источников в турбулентной струе» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 103-104 (2021)

Проводится анализ процесса генерации шума мелкомасштабными источниками в турбулентной струе. Стандартный подход к этой проблеме основан на концепции акустической аналогии, в которой распространение возмущений описывается детерминированным линейным оператором, а плотность источников описывается случайным полем с заданной пространственно-временной корреляционной функцией. Ранее в рамках этого подхода авторами была разработана корреляционная модель источников звука. В качестве экспериментальной базы для этой модели были использованы данные измерений звукового излучения струи, полученные методом азимутальной декомпозиции. Этот метод, разработанный в ЦАГИ, использует в акустических измерениях звукового поля круговую решетку микрофонов с последующим разложением поля на азимутальные моды и получением статистических характеристик отдельных мод. Экспериментальные данные, полученные этим методом, содержат богатую информацию о процессе генерации звукового излучения и могут служить жестким фильтром для отбора корректных моделей и их валидации. Разработанная на этой основе модель обладает хорошей предсказательностью и позволяет использовать ее для оценок шума струи в дальнем и ближнем поле. Вместе с тем, использованный подход содержит в себе ряд нерешенных проблем. В первую очередь, это проблема сдвигового шума, связанная с гидродинамическим взаимодействием между мелкомасштабными источниками звука и сдвиговым потоком. С одной стороны, источник, представляющий собой мелкомасштабные флуктуации завихренности, испытывает растяжение средним сдвиговым течением, а с другой стороны, мелкомасштабные источники звука одновременно служат источниками накачки колебаний среднего течения. Оба эти процесса дают дополнительный вклад в звуковое излучение, называемое сдвиговым шумом. Амплитуда этой компоненты излучения пропорциональна отношению средней завихренности к частоте и при низких частотах сдвиговый шум может иметь большую величину. До сих пор неясно, реализуется ли в струе сдвиговый шум или существует некоторый механизм гидродинамической компенсации, приводящий к его отсутствию. Недавние измерения, выполненные методом азимутального разложения, указывают, скорее, на отсутствие сдвигового шума в акустическом поле струи. В то же время, стандартные модели, основанные на акустической аналогии, в том числе предложенная авторами ранее корреляционная модель квадрупольных источников, вообще говоря, приводит к появлению сдвиговой компоненты в шуме струи. Для того, чтобы сдвиговый шум отсутствовал и эмпирическая модель давала хорошие предсказания, необходимо принимать некоторые, не имеющие достаточных оснований, предположения о взаимной связи квадрупольных компонент в источнике. В данной работе в рамках решения проблемы сдвигового шума предлагается другой подход к стохастическому моделированию турбулентного струйного течения. Если в исходной модели линейные возмущения описываются детерминированным оператором с накачкой, осуществляемой случайными нелинейными пульсациями, то в предлагаемой модели выделение случайной накачки проводится на основе разделения гидродинамических и акустических переменных. При этом гидродинамическая переменная (плотность импульса) является стохастической, а акустическая переменная (потенциал) удовлетворяет конвективному волновому уравнению с накачкой, осуществляемой возмущениями импульса. При таком описании процесса сдвиговый шум не возникает, а эффект рефракции, учет которого необходим в случае высокоскоростных струй, в такой модели сохраняется. Подходы к описанию шума струи, предложенные в этой работе, нуждаются в дальнейшем анализе. Прежде всего, это касается установления связи между представлением о квадрупольных звуковых источниках и вихревой динамикой турбулентных пульсаций. В то же время полученные результаты являются продвижением в понимании сложных процессов генерации шума турбулентными струями.

Шанин А.В., Корольков А.И., Князева К.С., Миронов М.А. «Излучение звуковой волны колеблющимся слоем льда при импульсном возбуждении» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 106-107 (2021)

Известно, что при коротком ударе о тонкий лед на поверхности пруда или озера формируется акустический импульс, представляющий собой протяженный монохроматический сигнал, распространяющийся вдоль поверхности. Частота сигнала близка к частоте фазового синхронизма изгибной волны в ледяной пластине и звуковой волны. Длительность сигнала определяется формулой x(1/c–1/v), где x – расстояние от источника до точки наблюдения, с – скорость звука в воздухе, v – групповая скорость волны в ледяной пластине на частоте фазового синхронизма. Работа посвящена разработке математического формализма для описания этого явления. В работе рассматривается упрощенная задача. Сделаны следующие приближения: геометрия задачи взята двумерной, нагружение льда водой игнорируется, нагружение льда воздухом является легким, т.е. воздух не влияет на распространение изгибной волны. Излученное звуковое поле нетрудно описать двумерным интегралом Фурье. Такой интеграл формально является решением задачи, однако его вид ничего не говорит о свойствах сигнала, а численное взятие такого интеграла представляется проблематичным. Поэтому разрабатывается методика асимптотической оценки интеграла. Оценка выполняется при фиксированном V=x/t (t – время) и большом x. Ключевым соображение для оценки двумерного интеграла Фурье является принцип локальности, сформулированный и доказанный в работе. Интеграл удается представить как сумму вкладов окрестностей нескольких специальных точек в плоскости «частота–волновое число», а также экспоненциально малого остатка. Специальными точками являются точки на дисперсионной диаграмме, в которых групповая скорость совпадает с V, а также точки пересечения дисперсионных диаграмм изгибных и звуковых волн. В работе получены асимптотические оценки вкладов различных специальных точек. Рассмотрены случаи сближения различных специальных точек. Результаты анализа качественно согласуются с экспериментальными спектрограммами.

Тимушев С.Ф., Федосеев С.Ю. «О связи между формой ядра концентрированного вихря и его акустическими характеристиками» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 109 (2021)

Предложен подход позволяющий охарактеризовать концентрированный вихрь как источник акустических колебаний. Особенностью предлагаемого подхода является то, что вихревая структура рассматривается как геометрическая фигура, имеющая туже форму, что и ядро вихря. Предполагается, что закон, по которому строится геометрическая фигура, совпадает с законом, по которому формируется множество точек характеризующих траекторию движения некоторого случайно выбранного объема жидкости. Рассматривая такой закон совместно с основными уравнениями гидродинамики (уравнением неразрывности и системой уравнений Навье–Стокса) можно доказать наличие структурных свойств в отдельных видах концентрированных вихрей, а также доказать наличие точечной параметрической симметрии. Что в свою очередь позволяет решать задачу о колебаниях концентрированного вихря, и делает возможным получение сведений необходимых, чтобы охарактеризовать концентрированный вихрь как источник акустических колебаний.

Демьянов М.А. «Метод генерации линейного оператора в обратной задаче идентификации аэроакустических источников» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 119 (2021)

В задаче идентификации аэроакустических источников особое место занимает теоретическая модель генерации и распространения акустического излучения. Вывод из уравнений Эйлера, в соответствии с методологией Лайтхилла, оператора распространения возмущений давления содержит неоднозначность, связанную. с разделением гидродинамических параметров основного течения на источниковые и рефракционные. В связи с этим задача идентификации неразрывно связана с вопросом интерпретации о том, что считать акустическим источником в гидродинамическом потоке. Более того, после выбора физической интерпретации и рассмотрении конкретной постановки задачи, необходимо исследовать возможность корректного распознавания данного типа источников с помощью измерений массивом микрофонов. Таким образом, для правильной идентификации нужно определиться с теоретической моделью и подстроить под неё методику измерений с последующей обработкой. В данной работе исследуется задача построения линейного оператора для определения поля амплитуд источников по измеренным сигналам с массива микрофонов. Рассматривается вопрос об выборе геометрии микрофонной решетки для возможности корректной идентификации источников определенного типа.

Ершов В.В., Храмцов И.В. «Настройка плоских микрофонных антенн для эффективной локализации дипольных источников звука» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 121-122 (2021)

Целью работы является разработка метода настройки плоских микрофонных антенн для достижения максимального качества локализации дипольных источников шума при проведении акустических измерений и проведение сравнительных испытаний разработанной настроенной антенны и антенны подобного класса от производителя Bruel&Kjaer (Дания), оптимизированной для локализации монопольных источников звука. Описана реализация коррекции алгоритма пост-обработки для локализации акустических излучателей, которая выполняется путем модификации направляющего вектора с учетом ориентации дипольного момента относительно плоскости микрофонной антенны.

Демьянов М.А., Бычков О.П. «Модификация алгоритма бимформинг для обработки несинхронных измерений, полученных одной микрофонной решеткой» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 122-123 (2021)

В аэроакустике одним из направлений в методике микрофонных измерений и обработки сигналов является идентификация аэроакустических источников. В большом количестве случаев для решения экспериментальной задачи идентификации применяют алгоритмы бимформинг. Стандартный подход в рамках методологии бимформинг дает возможность определить интенсивности источников, распределенных в плоскости параллельной плоской микрофонной решетке. не менее, имеется ряд практически важных случаев, когда необходимо проводить объемную локализацию источников шума. Для решения данной задачи требуется использовать трехмерную микрофонную решетку. Целью данной работы является разработка модифицированного алгоритма, направленного на объемную идентификацию акустических источников с помощью последовательных измерений одной микрофонной решеткой.

Кудрявцев А.Н., Хотяновский Д.В. «Нелинейное развитие возмущений и излучение звука в сверхзвуковом слое смешения» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 173-174 (2021)

Основным параметром, определяющим характеристики устойчивости высокоскоростных слоев смешения, является т. н. конвективное число Маха M_c, равное отношению разности скоростей смешивающихся потоков и суммы скоростей звука в них. При M_c≤0.6 наиболее неустойчивыми являются двумерные волны Кельвина–Гельмгольца, затем эта роль переходит к трехмерным возмущениям. При M_c≥1 появляются две новые неустойчивые моды, распространяющиеся со сверхзвуковой скоростью относительно одного из потоков; их рост сопровождается интенсивным излучением звука в соответствующий поток. Вплоть примерно до M_c=2.8 коэффициенты роста двумерных сверхзвуковых мод остаются ниже, чем у трехмерных волн Кельвина–Гельмгольца, но при больших M_c доминировать начинают именно двумерные сверхзвуковые возмущения. Это изменение характеристик линейной устойчивости приводит к изменениям в структуре течения на более поздних, нелинейных, стадиях развития неустойчивости. В настоящей работе развитие неустойчивого слоя смешения моделировалось численно путем решения уравнений Навье–Стокса. Вычисления производились в двумерной и трехмерной постановках. Конвективные члены уравнений рассчитывались с помощью WENO схемы 5-го порядка, диффузионные члены аппроксимировались центральными разностями 4-го порядка. Расчеты были проведены при M_c=1.5 и 4.

Хотяновский Д.В., Кудрявцев А.Н., Шершнев А.А. «Численное исследование взаимодействия скачка уплотнения с неустойчивым сверхзвуковым пограничным слоем» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 174-175 (2021)

Взаимодействие ударной волны с пограничным слоем встречается в большом количестве разнообразных сверхзвуковых течений. Такое взаимодействие может существенно влиять на характер обтекания, вызывая, в частности отрыв пограничного слоя и возникновение сильных нестационарных колебаний. Важность подобного рода эффектов для полета с трансзвуковыми и сверхзвуковыми скоростями стала причиной интенсивных экспериментальных и численных исследований данного феномена. Основное внимание при этом было уделено случаю турбулентного пограничного слоя, хотя в последнее время все большее внимание исследователей привлекает и взаимодействие ударной волны с переходным пограничным слоем, что объясняется распространением малоразмерных летательных аппаратов и потребностями создания нового поколения пассажирских самолетов с расширенной областью ламинарного обтекания и меньшим вязким сопротивлением. В настоящей работе прямое численное моделирование используется для исследования взаимодействия внешней ударной волны с неустойчивым пограничным слоем на плоской пластине при числе Маха M=1.43.

Гусева Е.К., Егоров Ю.Э. «Расчет шума от заслонки в упрощенном вентиляционном воздуховоде с помощью вихреразрешающего подхода в сочетании с волновым уравнением» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 167-169 (2021)

Сложность предсказания характеристик шума, генерируемого турбулентным течением, привела к появлению множества методов расчета, различающихся по точности, сложности и вычислительным затратам. Наиболее точным из них является прямой метод моделирования шума, предполагающий совместный расчёт генерации звука турбулентными структурами и распространения звуковых волн в рамках единой системы газодинамических уравнений. При его использовании необходимо разрешение всех длин волн, вносящих вклад в шум, в расчетной области вплоть до приемника, что зачастую приводит к непомерно высоким вычислительным затратам. Альтернатива такому подходу – гибридные методы, в которых расчет основного течения и расчет распространения звука проводятся раздельно с использованием различных уравнений. Наиболее часто используются интегральные гибридные методы, однако их применение ограничено внешними задачами, в которых нет препятствий между источниками шума и приемниками. Относительно новые дифференциальные гибридные методы, в которых используются дифференциальные модели распространения звука, лишены этих ограничений. Один из таких подходов, разработанный для расчета шума течений с низкими числами Маха и внедренный в коммерческий код ANSYS FLUENT, основан на совместном решении уравнений движения жидкости в несжимаемой постановке и волнового уравнения, продемонстрированы возможности этого подхода на примере расчета шума, возникающего при обтекании заслонки, установленной в модель вентиляционного воздуховода квадратного сечения

Ершов В.В., Храмцов И.В. «Определение монопольных и дипольных источников шума при обтекании цилиндра с использованием виртуальной микрофонной антенны» Акустика среды обитания. Сборник трудов Шестой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2021). Москва, 21 мая 2021 г., с. 109-118 (2021)

Рассматривается задача локализации источников шума обтекания цилиндра на основе проведения вычислительного эксперимента с использованием виртуальной 54-канальной микрофонной решетки. Численное моделирование было выполнено в газодинамическом пакете ANSYS Fluent. Рассматривалось несколько пространственных ориентаций цилиндра для генерации диполей различной направленности. Выполнена имитация упрощенного 2-микрофонного метода азимутальной декомпозиции для определения уровня звукового давления генерируемых диполей на частоте вихреобразования, составляющей 1450 Гц. Выполнена процедура локализации шума обтекания виртуального цилиндра с помощью монопольных и дипольных алгоритмов бимформинга. Установлено, что результаты численного моделирования хорошо согласуются с данными, полученными другими исследователями, как по уровню звукового давления, так и по результатам локализации диполей в пространстве.