Исследование влияния нелинейного режима работы сотовых зпк при высоких уровнях звукового давления на распространение звуковых волн в цилиндрическом канале с потоком

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена задача о распространении звука в цилиндрическом канале с однородным потоком при наличии нелинейных импедансных граничных условий, проистекающих из зависимости импеданса сотовых звукопоглощающих конструкций (ЗПК) от уровня звукового давления. Построена итерационная процедура решения указанной задачи, в которой распространение звука описывается асимптотическим решением задачи о распространении звуковых мод в цилиндрическом канале с однородным потоком при плавно-неоднородном импедансе стенок в осевом направлении, а нелинейный режим работы ЗПК – на основе полуэмпирической модели двухслойной сотовой ЗПК. Показано, что построенный итерационный алгоритм сходится в рамках границ применимости асимптотического решения и расходится за их пределами. Показано, что при тех параметрах, при которых проводились расчеты, нелинейный эффект работы ЗПК приводит к увеличению затухания звука по сравнению с линейным решением аналогичной задачи, причем этот эффект оказывается более сильным при распространении звука по потоку, чем при распространении против потока.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Башкатов

ФАУ “ЦАГИ”

Email: aeroacoustics@tsagi.ru

акустическое отделение

Россия, Москва

Н. Н. Остриков

ФАУ “ЦАГИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: aeroacoustics@tsagi.ru

акустическое отделение

Россия, Москва

Список литературы

  1. Дубень А.П., Козубская Т.К., Королев С.И., Маслов В.П., Миронов А.К., Миронова Д.И., Шахпаронов В.М. Исследование акустического течения в горле резонатора // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 1. С. 80–92.
  2. Ji C., Zhao D. Numerical investigation of acoustic excited flow through an orifice using Lattice Boltzmann Method // AIAA-2013-2127. 2013.
  3. Melling T.H. The Acoustic Impedance of Perforates at Medium and High Sound Pressure Levels // J. Sound Vib. 1973. V. 29. P. 1–65.
  4. Мунин А.Г., Кузнецов В.М., Леонтьев Е.А. Аэродинамические источники шума. М.: Машиностроение, 1981. 248 с.
  5. Stinson M.R., Shaw E.A.G. Acoustic Impedance of Small Circular Orifices in Thin Plates // J. Acoust. Soc. Am. 1985. V. 77. № 6.
  6. Yu J., Kwan H.W., Kraft R.E. Acoustic Treatment Impedance Models For High Frequencies // AIAA-971653. 1997.
  7. Yu J., Kwan H.W., Chiou S. Microperforate Plate Acoustic Property Evaluation // AIAA-99-1880. 1999.
  8. Соболев А.Ф. Полуэмпирическая теория однослойных сотовых звукопоглощающих конструкций с лицевой перфорированной панелью // Акуст. журн. 2007. Т. 53. № 6. С. 861–872.
  9. Yu J., Ruiz M. and Kwan H.W. Validation of Goodrich Perforate Liner Impedance Model Using NASA Langley Test Data // AIAA 2008-2930. 2008.
  10. Lavieille M., Abboud T., Bennani A., Balin N. Numerical simulations of perforate liners: Part I Model description and impedance validation // AIAA 2013-2269. 2013.
  11. Mann A., Franck P., Kim M.-S., Casalino D. Characterization of Acoustic Liners Absorption using a Lattice-Boltzmann Method // AIAA 2013-2271. 2013.
  12. Jones M.G., Watson W., Nark D.M., Howerton B.M., Brown M. A Review of Acoustic Liner Experimental Characterization at NASA Langley // NASA TP 2020–220583. 2020. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.15613.10720
  13. Jones M.G., Nark D.M., Howerton B.M. Overview of Liner Activities in Support of the International Forum for Aviation Research // AIAA Paper 2019–2599. 2019.
  14. Jones M.G., Nark D.M., Howerton B.M., Watson W.R. Uniform and Multizone Liner Results for the International Forum for Aviation Research // AIAA Paper 2020-2533. 2020.
  15. Myers M.K. On the Acoustic Boundary Condition in the Presence of Flow // J. Sound Vib. 1980. V. 71. № 3. P. 429–434.
  16. Леонтьев Е.А. Распространение звука в канале с медленно изменяющимся вдоль оси импедансом стенок // Сборник “Аэроакустика” под ред. Римского-Корсакова А.В. М.: Наука, 1980. С. 18–33.
  17. Гладенко А.Ф., Леонтьев Е.А. Распространение акустических возмущений в плавно неоднородном цилиндрическом канале с потенциальным изоэнтропическим потоком // Акуст. журн. 1985. Т. 31. № 2. С. 171–177.
  18. Гладенко А.Ф., Леонтьев Е.А. Метод пограничного слоя в задаче распространения звука в канале переменного сечения с потоком // Акуст. журн. 1987. Т. 33. № 2. С. 212–218.
  19. Гладенко А.Ф., Леонтьев Е.А. Распространение звука в плавно неоднородном канале с потоком при наличии двух точек поворота // Акуст. журн. 1987. Т. 33. № 6. С. 1008–1013.
  20. Гладенко А.Ф. Распространение звука в плавно неоднородном канале с потоком. Дис. канд. физ.-мат. наук. 1990.
  21. Гладенко А.Ф., Соболев А.Ф. Функция Грина для плавно неоднородного канала с потоком // Акуст. журн. 1993. Т. 39. № 6. С. 1037–1042.
  22. Соболев А.Ф. Функция Грина для плавно неоднородного канала при наличии пограничного слоя с линейным профилем скорости // Акуст. журн. 1995. Т. 41. № 2. С. 301–306.
  23. Соленов А.М., Соболев А.Ф., Остриков Н.Н. Исследование особенностей распространения звука в каналах с потоком при наличии слабо меняющегося импеданса облицовки стенок применительно к учету эффекта нелинейности граничных условий при высоких уровнях звукового давления // Труды 59-й научной конференции МФТИ. 21–26 ноября 2016 г., Московский физико-технический институт (государственный университет). Москва–Долгопрудный-Жуковский: МФТИ, 2016.
  24. Nayfeh A.H., Telionis D.P. Acoustic propagation in ducts with varying cross sections // JASA. 1973. V. 54. № 6. P. 1654–1661.
  25. Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Башкатов В.В. Проблемы применения численных методов для поиска оптимальных значений импеданса ЗПК с целью снижения шума самолетов на местности // Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов. М.: ИПМ им. Келдыша РАН, 2022. C. 180–184.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема канала с потоком и импедансными стенками.

Скачать (7KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости (а) – действительной и (б) – мнимой частей импеданса двухслойной сотовой ЗПК от частоты при различных уровнях звукового давления и отсутствии потока.

Скачать (28KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости (а) – действительной и (б) – мнимой частей импеданса двухслойной сотовой ЗПК от частоты при различных уровнях звукового давления и потоке с числом Маха M = 0.32.

Скачать (27KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость уровня звукового давления L, дБ, от z, см, на различных итерациях для моды с m = 2, n = 1 при частоте f = 2300 Гц и числе Маха потока в канале M = –0.32.

Скачать (13KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость реальной и мнимой частей импеданса от z, см, для моды с m = 2, n = 1 при частоте f = 2300 Гц и числе Маха потока в канале M = –0.32.

Скачать (11KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость мнимой части волнового числа от z, см, для моды с m = 2, n = 1 при частоте f = 2300 Гц и числе Маха потока в канале M = –0.32.

Скачать (10KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость модуля амплитудной функции g(r, z)Jm(ψ(r, z)) от z, см, для моды с m = 2, n = 1 при частоте f = 2300 Гц и числе Маха потока в канале M = –0.32.

Скачать (10KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость модуля отношения функций  от z, см, для моды с m = 2, n = 1 при частоте f = 2300 Гц и числе Маха потока в канале M = –0.32.

Скачать (12KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Зависимость уровня звукового давления L, дБ от z, см, на различных итерациях для моды с m = 2, n = 1 при частоте f = 2300 Гц и числе Маха потока в канале M = 0.

Скачать (15KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Зависимость уровня звукового давления L, дБ от z, см, на различных итерациях для моды с m = 2, n = 1 при частоте f = 2300 Гц и числе Маха потока в канале M = –0.32.

Скачать (13KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Зависимость уровня звукового давления L, дБ, от z, см, на различных итерациях для моды с m = 1, n = 2 при частоте f = 2300 Гц и числе Маха потока в канале M = 0.

Скачать (15KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Зависимость модуля отношения функций  от z, см, для моды с m = 1, n = 2 при частоте f = 2300 Гц и числе Маха потока в канале M = 0.

Скачать (10KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024