Акустическое излучение сверхзвуковых струй
Поиск способов уменьшения уровня акустического шума газотурбинных установок, авиационных двигателей. Построение диаграммы направленности сверхзвуковой струи. Исследование структуры течения струи. Анализ влияния вихрегенераторов на суммарный уровень шума.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.10.2018 |
| Размер файла | 637,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Институт теоретической и прикладной механики
им. С.А. Христиановича СО РАН
Акустическое излучение сверхзвуковых струй
Губанов Д.А.
г. Новосибирск
Сверхзвуковые струи - источник интенсивного акустического излучения. Проблема смешения и поиска способов уменьшения уровня акустического шума в сверхзвуковых струях является актуальной в настоящее время. Это вызвано современными требованиями к уменьшению шума газотурбинных установок, авиационных двигателей, снижению заметности самолета, повышению эффективности газовых эжекторов путем интенсификации процессов смешения потока струи с газом окружающей её среды. акустический сверхзвуковой газотурбинный шум
Рис. 1. Мгновенная шлирен-визуализация течения сверхзвуковой неизобарической струи на которой видны, излучаемые струей, волны Маха
Уровень звукового давления определяется геометрическими и газодинамическими параметрами струи. Акустическое излучение струи генерируется многочисленными турбулентными вихрями различного масштаба в слое смешения струи. Взаимодействие вихрей с ударно-волновой структурой струи приводит к дополнительному механизму излучения акустического шума. Так акустический шум сверхзвуковых струй по своей природе разделяют на шум смешения, широкополосный ударно-волновой шум и дискретный тон (рис. 2).
Рис. 2. Типичный шум сверхзвуковой струи в дальнем акустическом поле [8]
Диаграммы направленности акустического излучения сверхзвуковой струи не является круговой из-за эффекта протяженности источников, их конвекции и рефракции (рис.3). Также компоненты шума сверхзвуковой струи имеют зависимость от угла наблюдения с наличием преобладаемого направления излучения.
а б в
Рис. 3. Диаграмма направленности турбулентной струи с учетом различных эффектов: а - с учет протяженности струи, б - а + учет конфекции источников, в - б + учет преломления звука
Известные способы управления шумом включают в себя экранирование струи газовым экраном [1], применение секторных сопел, многотрубчатых насадков, использование периодических электрических разрядов, впрыск жидкости в поток основной струи, а также методы, использующие генерацию продольных вихрей при помощи дольчатых смесителей [2], эжекторных сопел, табов, шевронов [3], вдува микроструй [4, 5, 6]. Основной эффект от использования вихрегенераторов связан с образованием продольных вихрей, влияющих на структуру течения в слое смешения струи. Определяющая роль в развитии слоя смешения связывается с продольными вихрями [7].
Также в работе приведены результаты экспериментального исследования влияния вихрегенераторов [9,10] (шевронный насадок и вдув 6 микроструй) на суммарный уровень и диаграмму направленности (рис. 4) акустического излучения высокоскоростных струи Ma=1 Npr=5, проведенного на Вертикальной струйной установке ИТПМ СО РАН совместно с Запрягаевым В.И. и Киселевым Н.П..
Рис. 4. Карта зависимости разницы в амплитуде спектра шума струи Ma=1 Npr=5 c вдувом шести микроструй и невозмущенной струи от угла наблюдения (а), характерные спектры шума струи Ma=1 Npr=5 с вдувом 6 микроструй Maj=1 Nprj=4 (б)
Литература
Мунин А.Г., Самохин В.Ф., Шипов Р.А. и др. Авиационная акустика, ч.1. Шум на местности дозвуковых пассажирских самолетов и вертолетов / М.: Машиностроение, 1986 г.
James Bridges, Mark P. Wernet Cross-Stream PIV Measurements of Jets With Internal Lobed Mixers // NASA/TM--2004-213106. 2004.
Sayed N., Mikkelsen K., Bridges J. Acoustics and thrust of quiet separate-flow high-bypass-ratio nozzles // AIAA J. 2003. V. 41, N 3, P. 372-378.
Mehmet B.Alkislar, A. Krothapalli, W.G. Butler The effect of streamwise vortices on the aeroacoustics of a Mach 0.9 jet // J. Fluid Mech. 2007, V. 578. P. 139-169.
Khritov K. M., Kozlov V. Ye., Krasheninnikov S. Yu, et al. On the prediction of turbulent jet noise using traditional aeroacoustic methods // J. Aeroacoustic. 2005. V. 4, N 3/4. P. 289-324.
F.S. Alvi, C. Shih, R. Elavarasan, G. Garg and A. Krothapalli Control of Supersonic Impinging Jet Flows Using Supersonic Microjets // AIAA J. 2003. V. 41, N. 7. P. 1347-1355.
Liepman D., Gharib M. "The role of streamwise vorticity in the near-field entraiment of round jets" // J. Fluid Mech. 1992. V. 245. P. 643-668.
JM Seiner Advances in high speed jet aeroacoust. // AIAA Paper. - 1984. - 2275.
Губанов Д.А., Киселев Н.П., Запрягаев В.И., Экспериментальное исследование влияния вихрегенераторов и подвода жидкости на шум высокоскоростных струй // Уч. запис. ЦАГИ, том XLIII №4, 2012. - стр.57-68.
Запрягаев В.И., Губанов Д.А., Киселев Н.П., Структура течения сверхзвуковой недорасширенной струи с вдувом микроструй // Журнал «Вестник НГУ. Серия: Физика. 2013. Том. 8., выпуск 1, с. 44-55.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Оценка характера радиоизлучения выхлопной газовой струи. Нахождение корреляции между изменением характера радиоизлучения и возникновением конкретных неисправностей в момент их зарождения. Исследования собственного радиоизлучения газотурбинных установок.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 24.03.2013Акустическое проектирование помещения ночного клуба. Требуется коррекция звукоизоляции помещения (уровень шума вблизи клуба превышает нормативные значения). Определение требуемого количества поглощения, подбор и размещение звукопоглощающих материалов.
курсовая работа [839,0 K], добавлен 22.12.2010Рассмотрение особенностей корреляционной функции полезного сигнала. Общая характеристика матрицы Калмана. Анализ структурной схемы оптимального фильтра "цветного" шума. Основные способы нахождения дифференциального уравнения оптимального фильтра.
курсовая работа [392,3 K], добавлен 27.05.2013Проблема борьбы с шумом и пути ее решения. Физическая характеристика звука. Допустимый уровень шума; вредное воздействие на организм человека звуков, превышающих норму. Измерение и сравнительный анализ уровня громкости различных источников звука в школе.
презентация [4,0 M], добавлен 20.02.2016Производители и классификация газотурбинных установок, применение в рабочем процессе сложных циклов. Механический привод промышленного оборудования и электрогенераторов. Параметры наземных и морских приводных ГТД, конвертированных из авиадвигателей.
реферат [7,9 M], добавлен 28.03.2011Термодинамические циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания. Прямые газовые изохорные и изобарные циклы неполного расширения. Термодинамические циклы газотурбинных установок и реактивных двигателей. Процессы, происходящие в поршневых компрессорах.
реферат [1,5 M], добавлен 01.02.2012Схема измерений при тепловом испытании газотурбинных установок. Краткое описание применяемых измерительных устройств. Преобразователи, конечные приборы, система сбора данных. Алгоритм обработки результатов теплового испытания газотурбинных установок.
лабораторная работа [2,3 M], добавлен 22.12.2009Основные понятия гидродинамики. Условие неразрывности струи, уравнение Бернулли. Внутреннее трение (вязкость) жидкости. Течение вязкой жидкости. Факторы, влияющие на вязкость крови в организме. Особенности течения крови в крупных и мелких сосудах.
реферат [215,7 K], добавлен 06.03.2011Измерение и анализ данных об уровне громкости источников звука вокруг учащихся нашей школы и предложение способов защиты от шума. Физическая характеристика звука. Влияние звуков и шумов на человека. Измерение уровня громкости своего шепота, разговора.
лабораторная работа [1,1 M], добавлен 22.02.2016Разработка и апробация автоматизированного комплекса расчета виброакустических характеристик торпеды на основе программного продукта AutoSEA2. Влияние способа моделирования воздушного шума двигателя, шума и вибрации редуктора на результаты расчетов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.12.2012Описания детских годов, учебы в школе и университете, работы в лаборатории. Анализ первых работ Бора по исследованию колебаний струи жидкости. Исследование квантовой теории водородоподобного атома. Становление квантовой механики. Принцип дополнительности.
презентация [110,9 K], добавлен 21.02.2013Области применения и показатели надежности газовых турбин малой и средней мощности. Принцип работы газотурбинных установок, их устройство и описание термодинамическим циклом Брайтона/Джоуля. Типы и основные преимущества газотурбинных электростанций.
реферат [1,4 M], добавлен 14.08.2012Работа энергетических установок. Термодинамический анализ циклов энергетических установок. Изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный и политропный процессы. Проведение термодинамического исследования идеального цикла теплового двигателя.
методичка [1,0 M], добавлен 24.11.2010Расчет потока излучения, падающего на фоточувствительный элемент приемника оптического излучения. Вычисление интегральной чувствительности ПОИ к излучению источника. Определение отношения сигнала или шума в заданной полосе частот электронного тракта.
курсовая работа [671,2 K], добавлен 28.09.2011Понятие об излучающем диполе (рамке с полем). Распространение электромагнитных волн и излучение в дальней зоне. Диаграмма направленности в меридиональной и экваториальной плоскости. Принцип двойственности уравнений Максвелла. Излучение рамочной антенны.
презентация [367,5 K], добавлен 13.08.2013Теплопередача как совокупность необратимых процессов переноса тепла, виды теплообмена: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение. Основные термодинамические процессы и законы. Устройство энергетических установок тепловых и атомных электростанций.
реферат [224,0 K], добавлен 12.07.2015Исследование тепловых явлений, влияющих на установление температурного режима в квартире. Обзор способов теплообмена: теплопроводности, конвекции и излучения. Анализ влияния толщины стекла на скорость теплообмена. Источники тепла в современных квартирах.
презентация [2,9 M], добавлен 13.02.2013Способы регулирования объемных компрессоров. Регулирование центробежных компрессоров перепуском или байпассированием, дросселированием на нагнетании и всасывании. Регулирование производительности газотурбинных установок, паровых турбин, холодильных машин.
реферат [3,6 M], добавлен 21.01.2010Разработка строительно-акустических методов снижение шума. Определение основных объемно-планировочных параметров зала. Построение профиля из условий видимости. Анализ распространения звука в зрительном зале. Расчет времени реверберации зрительного зала.
курсовая работа [244,0 K], добавлен 03.10.2014Использование магнитокалорического эффекта в коллоидном растворе ферромагнитного однодоменного порошка. Энергия магнитного поля. Среднестатистическая скорость хаотического движения молекул в веществе. Использование свойства непрерывности струи жидкости.
статья [74,6 K], добавлен 24.10.2013
