Быков А.И., Комкин А.И., Матасова О.Ю. «Численное моделирование резонатора Гельмгольца в канале со скользящим потоком» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Молодёжный симпозиум, г. Светлогорск Калининградской области, 16–22 сентября 2024 г. Сборник трудов, с. 51-53 (2024)

Исследования характеристик резонатора Гельмгольца на стенке канала при наличии в канале скользящего потока имеют большую актуальность и вызывает неослабевающий интерес исследователей. Сложность происходящих при этом процессов делает аналитические методы непригодными для адекватного моделирования присущей им физики, хотя некоторые попытки построения такого рода аналитических моделей и предпринимались. Это обстоятельство приводит к необходимости использования с этой целью численных расчетов на основе метода конечных элементов. На основе численных расчетов в программной среде COMSOL Multiphysics были исследованы закономерности влияния геометрических параметров рассматриваемой системы резонатор Гельмгольца-канал на акустические характеристики резонатора. По результатам расчетов для каждой рассматриваемой конфигурации резонатора были построены графические зависимости безразмерных сопротивления резонатора R' и присоединенной длины его горла l' от скорости скользящего потока, определяемой числом Маха M. В работе последовательно рассматривались различные конфигурации системы резонатор Гельмгольца-канал, в которых относительно базового варианта последовательно варьировались длина и диаметр горла резонатора, а также диаметр канала

Дубень А.П., Козубская Т.К., Родионов П.В. «Численное моделирование и анализ акустического поля, создаваемого крылом прототипа сверхзвукового пассажирского самолета на режиме посадки» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Молодёжный симпозиум, г. Светлогорск Калининградской области, 16–22 сентября 2024 г. Сборник трудов, с. 69-70 (2024)

В настоящее время, в том числе в России, существуют несколько проектов, нацеленных на создание сверхзвукового пассажирского самолета (СПС) с низким уровнем звукового удара. Высокий приоритет в рамках данных проектов, помимо непосредственно минимизации интенсивности звукового удара на крейсерских режимах полета, имеют оптимизация аэродинамики планера для всех режимов полета и выбор параметров силовой установки. Так как разрабатываемый самолет является гражданским, важное значение приобретает также соответствие сертификационным требованиям ИКАО по шуму на местности. Как и в случае дозвуковых гражданских самолетов, наибольший источник шума СПС при взлете будет связан с работой силовой установки. По предварительным оценкам и на режиме посадки доминирующие источники шума СПС будут связаны с силовой установкой, хотя для современных дозвуковых самолетов существенный вклад в общий шум на посадке вносят и элементы планера, такие как шасси и органы механизации крыла. Целью настоящей работы является получение и анализ спектрального состава шума крыла СПС на режиме посадки в дальнем и ближнем полях. Представлены результаты численного моделирования аэродинамики крыла прототипа СПС на режиме посадки и создаваемого им акустического поля. Моделирование аэродинамических характеристик было проведено в рамках RANS подхода при помощи модели SST RC Mod

Козубская Т.К., Плаксин Г.М., Софронов И.Л. «Идентификация акустического источника, формируемого прямым крылом самолета на режиме посадки, с помощью численного бимформинга» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Молодёжный симпозиум, г. Светлогорск Калининградской области, 16–22 сентября 2024 г. Сборник трудов, с. 88-90 (2024)

В рамках постепенно усложняющихся прикладных задач аэроакустики возникает необходимость разработки средств анализа данных, получаемых из вычислительного эксперимента. Численный бимформинг, являясь одним из таких средств, представляет из себя технологию идентификации акустического источника по данным, накопленным в ходе проведения CFD-расчета. В отличие от подобных технологий натурного эксперимента, численный бимформинг существенным образом учитывает особенности вычислительного происхождения получаемого массива данных и преимущества их большого объема. В основе подхода численного бимформинга лежит решение обратной задачи на нахождение правой части в уравнении Гельмгольца, которая может соответствовать монопольному, дипольному источнику и источнику смешанного типа. Подход для источников монопольного типа демонстрирует высокую точность при решении задачи на синтетических данных, в случае источниковдиполей же возникает фундаментальная неединственность решения, в силу чего для достижения той же точности требуется априорная информация об источнике. При построении предлагаемого метода численного бимформинга отсутствует свойственное натурным техникам предположение о некоррелированности источника, поэтому рассматриваемая задача допускает наличие и коррелированных источников. В данной работе с помощью численного бимформинга исследуется акустический источник, формируемый прямым крылом самолета на режиме посадки. Исследование проводится на данных CFD-расчета турбулентого обтекания профиля крыла 30P30N с выпущенной механизацией

Кузнецов А.А., Пальчиковский В.В., Храмцов И.В. «Определение скорости колебаний в горле резонатора Гельмгольца с помощью численного моделирования» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Молодёжный симпозиум, г. Светлогорск Калининградской области, 16–22 сентября 2024 г. Сборник трудов, с. 95 (2024)

В настоящее время для снижения шума в каналах энергетических установок и авиадвигателей широко используются звукопоглощающие конструкции (ЗПК), которые устанавливаются на внутренних поверхностях входных и выхлопных каналов. Основной характеристикой таких конструкций является импеданс комплексная величина, которая зависит от геометрических параметров и условий эксплуатации. Как известно, импеданс определяется как отношение акустического давления к акустической скорости в точке на поверхности ЗПК. Однако, определение импеданса по данному соотношению в эксперименте существенно осложнено в связи со сложностью определения акустической скорости. По данной причине для определения акустических характеристик ЗПК используют различные микрофонные методы. Численный расчет позволяет совместно определять параметры течения в различных точках расчетной области. В данной работе производился нестационарный газодинамический расчет течения внутри интерферометра нормального падения с модельным образцом ЗПК. Расчеты проводились при гармоническом изменении давления на входе в расчетную область. Амплитуда сигнала на входе подбиралась так, чтобы обеспечить суммарный уровень звукового давления на образце равный 100, 120 и 140 дБ на каждой частоте. В ходе расчета производились совместные измерения давления в точках, имитирующих микрофоны, и распределения давления и скорости непосредственно на поверхности образца модельного ЗПК. Полученные данные использовались для определения импеданса образца ЗПК различными методами. Рассмотрено изменение скорости в горле резонатора для различных частот и уровней звукового давления.

Стабников А.С., Вьюшкина И.А., Никулин Д.А., Травин А.К., Глазунова Е.В., Деулин А.А. «Расчет аэроакустического резонанса при обтекании шарового резонатора низкоскоростным турбулентным потоком сжимаемого газа с помощью гибридного RANS-LES подхода» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Молодёжный симпозиум, г. Светлогорск Калининградской области, 16–22 сентября 2024 г. Сборник трудов, с. 106-109 (2024)

Необходимость в расчетном предсказании развития аэроакустического резонанса при обтекании тел турбулентными потоками и в определении его характеристик возникает во многих отраслях современной техники. Очевидно, что получение надежного численного решения таких задач возможно лишь на основе вихреразрешающих подходов к моделированию турбулентности, которые, в принципе, позволяют не только рассчитать аэродинамические характеристики потока и распространение в нем акустических возмущений, но и непосредственно описать процессы генерации звуковых волн турбулентными вихревыми структурами при их взаимодействии с твердыми поверхностями и друг с другом. Следует отметить, что расчет течений рассматриваемого типа является нетривиальной задачей и сопряжен с рядом трудностей. Прежде всего, принципиальным требованием к такому расчету является разрешение в нем тех (возможно, весьма мелких) турбулентных структур, которые ответственны за генерацию звука на частотах, близких к частоте резонанса в исследуемом течении. Еще одна потенциальная трудность вычислительного характера состоит в необходимости точного описания акустических процессов в существенно дозвуковых (число Маха М<<1) потоках, что может потребовать применения весьма сложных специализированных численных алгоритмов. Наконец, для достаточно точного расчета характеристик акустического резонанса необходимо обеспечить отсутствие даже слабых отражений звуковых волн от проницаемых границ расчетной области, а также распространения внутрь этой области возмущений, вызванных пересечением ее границы турбулентными вихревыми структурами. В работе предпринята попытка решения данной задачи с использованием экономичного вихреразрешающего гибридного RANS-LES метода DDES, получившего к настоящему времени весьма широкое распространение при моделировании турбулентных течений при практически значимых (высоких) числах Рейнольдса.