Оптимизация незакапотированных лопаток винтовентилятора на основе 3D-обратной задачи с целью уменьшения его тонального шума

В. И. Милешин, А. А. Россихин, С. В. Панков, С. К. Щипин

Аннотация


Представлены результаты газодинамической и аэроакустической оптимизации формы лопатки незакапотированного биротативного винтовентилятора с использованием 3D-обратной задачи. На основе нестационарных 3D уравнений Навье-Стокса выявлено, что одним из основных источников тонального шума является взаимодействие концевых вихрей первого ротора со вторым и потенциальное взаимодействие роторов. С использованием метода 3D-обратной задачи аэродинамическая нагрузка была перераспределена по высоте лопаток первого и второго роторов таким образом, чтобы уменьшить интенсивность концевых вихрей и потенциальное взаимодействие роторов при возможном увеличении тяги винтовентилятора. Для проверки акустических характеристик модифицированного винтовентилятора проведено моделирование тонального шума исходного и модифицированного винтовентиляторов с использованием аэроакустического программного комплекса ЦИАМ 3DAS. Получено ближнее акустическое поле и диаграммы направленности в дальнем поле. Тональный шум вентилятора был снижен на 4 дБ для режимов взлёта и посадки без потерь тяги и коэффициента полезного действия.

Ключ. слова


Открытый биротативный винтовентилятор; тональный шум; диаграмма направленности; 3D-обратная задача; 3D уравнения Навье-Стокса; аэродинамические характеристики винтовентилятора

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Benzakein M. GEAE Propulsion Vision for the 21st Centure // Proceedings of the International Gas Turbine Congress. 2003. Tokyo, Japan, November 2-7, Keynote Speech 7.

2. Brailko I.A., Mileshin V.I., Nyukhtikov M.A., Pankov S.V. Computational and experimental investigation of unsteady and acoustic characteristics of counter – Rotating fans // Proceedings of the ASME Heat Transfer/Fluids Engineering Summer Conference. 2004. V. 2B. P. 871-879. DOI: 10.1115/ht-fed2004-56435

3. Mileshin V.I., Orekhov I.K., Pankov S.V., Panin V.A. Computational and Experimental Investigation of Flow in Counter Rotating Prop fans Including Revers Thrust Regimes // XVI International Symposium on Air breathing Engines. Cleveland, Ohio, USA: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2003.

4. Tam C.K.W., Webb J.C. Dispersion-Relation-Preserving schemes for computational acoustics // Journal of Computational Physics. 1993. V. 107, Iss. 2. P. 262-281. DOI: 10.1006/jcph.1993.1142

5. Hu F.Q., Hussaini M.Y., Manthey J. Low-Dissipation and – Dispersion Runge-Kutta Schemes for Computational Acoustics. NASA Report, 1994. 26 p.

6. Williams J.E.F., Hawkings D.L. Sound Generated by Turbulence and Surfaces in Arbitrary Motion // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1969. V. 264, Iss. 1151. P. 321-342. DOI: 10.1098/rsta.1969.0031

7. Mileshin V.I., Orekhov I.K., Shchipin S.K., Startsev A.N. New 3D inverse Navier-Stokes based method used to Design turbomachinery blade rows // Proceedings of the ASME Heat Transfer/Fluids Engineering Summer Conference. 2004. V. 2. P. 881-889. DOI: 10.1115/HT-FED2004-56436

8. Mileshin V.I., Orekhov I.K., Shchipin S.K., Startsev A.N. 3D inverse design of transonic fan rotors efficient for a wide range of RPM // Proceedings of the ASME Turbo Expo. 2007. V. 6. P. 341-352. DOI: 10.1115/GT2007-27817

9. Mileshin V.I., Orekhov I.K., Fateyev V.A., Shchipin S.K. Effect of tip clearance on flow structure and integral performances of six-stage HPC // Proceedings of ISABE International Conference, ISABE-2007-1179, 2007.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2018-17-1-87-99

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533