Пинчук В.А., Пинчук А.В. «Акустика процесса и механизм горения» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 563-576 (2019)

Исследуется вклад в механизм горения зарядовых флуктуационных образований с избыточным электрическим зарядом (аквазинейтральных или АК-образований), формируемых в составе реагирующей среды в связи с акустическими проявлениями процесса. Исследование проводится с учётом ранее выявленной авторами и подтверждаемой в работе зависимости условий внутреннего энергетического равновесия материальных сред от наличия или отсутствия в их составе избыточного электрического заряда.

Фатеев В.О., Конопацкая И.И., Миронов М.А., Пятаков П.А. «Эффект горения полимера Юнисил в поле интенсивного ультразвука» Акустика среды обитания. Сборник трудов Пятой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2020). Москва, 24 апреля 2020 г., с. 234-237 (2020)

В процессе экспериментального исследования воздействия интенсивного ультразвукового поля высокой частоты на различные материалы обнаружен эффект внутреннего горения полимерного компаунда Юнисил 9641.

Дегтярев В.В., Синер А.А. «Экспериментальное исследование аэродинамических и акустических процессов в низкоскоростном вентиляторе» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 66-67 (2021)

Одной из важных и острых проблем современности является защита окружающей среды. Неотъемлемой частью этой проблемы, является неблагоприятное воздействие на людей различных факторов, связанных с применением турбомашин. Одним из таких факторов является шумовое воздействие на человека. Шум, генерируемый современными турбомашинами, характеризуется преимущественно тональной составляющей, связанной с частотами следования рабочих лопаток и их гармониками на различных режимах работы. На данный момент, уровень технического развития систем шумоглушения позволяет значительно снизить тональный шум, что делает более значимой проблему снижения широкополосной составляющей шума. В силу того, что снижение уровня широкополосного шума с помощью звукопоглощающих конструкций (ЗПК) является крайне неординарной научной задачей, необходимо разрабатывать конструктивные мероприятия для снижения этой составляющей в самом источнике. Для соответствующего развития экспериментальных и расчетных методик в лаборатории аэродинамики ПГНИУ создана лабораторная установка на базе вентилятора диаметром 125 мм. В работе экспериментально определяются аэродинамические (напорная характеристика) и акустические (амплитудные узкополосные и третьоктавные спектры, спектры пульсаций скорости) характеристики исследуемого объекта с использованием микрофонов, термо-анемометров и приемников давления.

Лебига В.А., Миронов Д.С., Пак А.Ю., Синер А.А., Саженков А.Н., Белов В.Г. «Экспериментальный анализ структуры пульсаций потока в следе за рабочей лопаткой вентилятора с помощью термоанемометра» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 67-68 (2021)

Рассматриваются результаты экспериментального исследования методами термоанемометрии характеристик пульсаций потока за рабочей лопаткой вентилятора авиационного двигателя.

Козлов Н.М. «Описание коррелированных пристенных пульсаций давления в локальной сверхзвуковой зоне» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 85-86 (2021)

Исследуется возможность описания коррелированных пристенных пульсаций давления проводится методом задания нормированного взаимного спектра с помощью двух характеристик – скорости распространения возмущений U и вероятностных характеристик потери коррелированности Λ, то есть, величин, которые раздельно моделируют само понятие турбулентного течения. Локально эти величины играют роли фазовой скорости и масштабов корреляции. Так как они задаются в каждой точке пространства, то они, по сути, являются полями фазовой скорости и масштабов корреляции. Описание взаимных спектров получается более компактным, так как исчезает одна пространственная переменная. Однако процесс задания полей U и Λ по сути является эвристическим и не может быть полностью автоматизирован. Задавать эти поля в каждом конкретном случае надо, основываясь не только на экспериментальных данных о самом взаимном нормированном спектре, но и на общих физических соображениях, исходя из геометрии течения, сравнения с аналогичными конфигурациями, численных расчётов, измерениях как осреднённых, так и вероятностных характеристик данного течения, в том числе и спектров мощности пульсаций. При этом полученные поля локальных фазовой скорости и масштабов корреляции играют роль промежуточных данных, необходимых для дальнейшего обобщения и построения полной модели, позволяющей рассчитывать нормированный взаимный спектр. Для проверки работоспособности указанного метода исследовались пульсации давления, создаваемые безотрывным пограничным слоем, испытывающим влияние градиента давления. Полученные в эксперименте реализации пульсаций давления в совокупности с осреднёнными характеристиками позволяют с помощью рассматриваемого метода представлять поле пульсаций для всех наблюдавшихся режимов течения. Данный метод даёт возможность аппроксимировать измеренные значения взаимного спектра одноточечными характеристиками поля пульсаций.

Трилис А.В. «Исследования устойчивости цилиндрического фронта горения при учёте диффузионно-тепловой структуры пламени» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 108 (2021)

При изучении явлений вибрационного, автоколебательного горения и связанных с ними явлений генерации звука с дискретными модами (термоакустические явления), например, в жаровых трубах камер сгорания газотурбинных двигателей возникает потребность изучать устойчивость фронтов горения различной начальной геометрии. Данные задачи и явления возникают при решении проблем устойчивости и оптимизации процессов горения в энергетических установках, а также при решении проблем шума перспективных газотурбинных двигателей, что определяет актуальность темы исследования. Ранее была исследована линейная модовая устойчивость цилиндрического фронта дефлаграционного горения Чепмена–Жуге в плоско-радиальной кольцевой камере сгорания в применении к моделированию начального (линейного) этапа развития вращающихся поперечных квазидетонационных волн. В настоящей работе в рамках акустического приближения проведено исследование линейной модовой устойчивости цилиндрического фронта дефлаграционного горения Чепмена–Жуге в расходящемся дозвуковом потоке горючей смеси с малым числом Маха при учете диффузионно-тепловой структуры пламени по формуле Маркштейна.

Константинов А.П., Трилис А.В., Сухинин С.В., Черемиси А.А. «Термоакустические автоколебания около тонкостенного цилиндра в круглом однородном канале.» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 133-134 (2021)

Актуальность работы обусловлена потребностями создания новых типов горелочных устройств (камер сгорания) или химических реакторов с выделением энергии с управляемыми амплитудами термоакустических автоколебаний потока продуктов реакции в течение всего рабочего периода. Современные задачи проектирования и создания новых типов реакторов и горелочных устройств (камер сгорания) требуют расширения допустимых технологий для автоколебательных режимов работы. В общем случае наряду с задачами разработки и создания систем контроля автоколебаний актуальными являются задачи разработки и создания макро и микроскопических процессов управления химической кинетикой при горении и химических реакциях. Решение указанных задач позволит улучшить технические и эксплуатационные характеристики горелочных устройств и экзотермических реакторов. В настоящей работе впервые проведены экспериментальные исследования и сравнительный анализ термоакустических автоколебаний потока газа около тонкостенного цилиндра (труба Рийке), расположенного в цилиндрическом однородном канале и являющегося моделью проточного химического реактора или горелочного устройства, с автоколебаниями потока газа в отдельной трубе Рийке.

Афанасьев Н.А., Головизнин В.М., Нестеров С.С., Семенов В.Н., Сипатов А.М. «Балансно-характеристические разностные схемы в анализе термоакустической неустойчивости в камерах сгорания газовых турбин» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 148-149 (2021)

В газовых турбинах с камерами сгорания класса DLE может возникать термоакустическая неустойчивость (вибрационное горение). Это может привести к самоподдерживающимся колебаниям большой амплитуды, которые сокращают эксплуатационный ресурс изделия и могут вызвать повреждение газовой турбины. Для нахождения условий возникновения вибрационного горения в камерах сгорания газотурбинных двигателей обычно используются инженерные методы – т.н. сетевые модели низкого порядка, сводящие задачу к расчету акустических цепей, состоящих из четырехполюсников или шестиполюсников, описывающих свойства различных элементов акустического тракта. Параметры этих многополюсников рассчитываются либо теоретически, либо находятся экспериментально. При таком описании процесса генерации звука делаются некоторые предположения, а именно: длины неустойчивых звуковых волн существенно превышают поперечные размеры звуковых трактов, зона выделения тепла имеет бесконечно малую толщину, трением о стенки каналов можно пренебречь. Наиболее спорным моментом здесь является предположение о пространственной сосредоточенности источника тепловыделения, которое делается исключительно для простоты представления его в терминах параметров многополюсника. Тепловыделение описывается т.н. «моделями горения», задающими зависимость его интенсивности от параметров акустического поля – обратную связь в системе «акустический тракт–источник тепла». Расчет сводится к нахождению нижних собственных частот тракта и величин их инкрементов. К достоинствам сетевого метода можно отнести то, что он не содержит численной вязкости, и его реализация не требует сколь либо значительных вычислительных ресурсов. К недостаткам – сложность нахождения параметров многополюсников для некоторых типов «пассивных» элементов сети (т.е. без источников тепловыделения), и, в особенности, для «активных элементов», содержащих источники тепла – т.н. «функций отклика пламени». Целью данной работы является разработка нового подхода к определению области зависимости параметров течений в камерах сгорания газовых турбин, при которых возможно возникновение режимов вибрационного горения. В работе показано, что, решая квазиодномерные уравнения газовой динамики с помощью разностной схемы КАБАРЕ, можно получить режимы с развивающейся неустойчивостью с достаточно высокой точностью. Схема КАБАРЕ является обратимой по времени и не имеет схемной вязкости при отключении процедур монотонизации. Предложенный метод был протестирован на задачах о течении газа в трубе с локальным подогревом (труба Рийке). Результаты показали высокую точность метода в определении скорости роста неустойчивых мод, сравнимую с точностью результатов, получаемых по сетевым термоакустическим моделям низкого порядка. Традиционные алгоритмы решения уравнений газодинамики таким свойством не обладают.

Жарков А.В. «Анализ распространения шума горения в сопле с применением решателя Actran DGM» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 176 (2021)

Шум горения топлива в камерах сгорания газотурбинных двигателей и других устройствах вносит существенный вклад в общий излучаемый шум. Моделирование этого компонента шума может помочь при разработке мер по снижению шума ГТД. Решалась задача моделирования распространения непрямого шума горения, вызванного пульсациями температуры газа, в модельном сверхзвуковом сопле. Рассматривались режимы дозвукового и сверхзвукового истечения. Поля средних скоростей течения были получены на основе предварительно проведённого расчёта газовой динамики в свободно распространяемой системе анализа без учёта турбулентности и пограничного слоя. Разработана конечно-элементная осесимметричная акустическая модель, описывающая профиль камеры сгорания и сопла. Расширяющаяся часть сопла завершается буферной зоной, обеспечивающей условия неотражения волн от границы расчётной области. Внешнее воздействие от неравномерности горения моделировалось граничными условиями Томпсона в поперечном сечении камеры сгорания. В применяемом решателе Actran DGM (разработка Hexagon/FFT) решаются линеаризованные уравнения Эйлера с использованием разрывного метода Галёркина. Полученные результаты численного моделирования в Actran DGM сравнивались с результатами эксперимента и аналитическими методами анализа. Получено хорошее соответствие результатов. Сделан вывод о том, что Actran DGM подходит для решения задач этого класса, сделано предположение о преимуществе Actran DGM в случаях моделирования шума камер сгорания и турбин газотурбинных двигателей и других изделий.