Определение импеданса крупногабаритной звукопоглощающей конструкции на основе численного моделирования распространения звука в канале с заданным азимутальным модальным составом

И. А. Корин, В. В. Пальчиковский, В. В. Павлоградский

Аннотация


На основе численного моделирования проведено исследование определения импеданса крупногабаритной звукопоглощающей конструкции (ЗПК) при наличии вращающихся акустических мод в канале. Первый этап исследований состоял в отработке метода извлечения импеданса на простой модели цилиндра при установке микрофонов вне секции ЗПК. Натурный эксперимент был заменён численным моделированием распространения заданного азимутального состава шума в цилиндрическом канале с импедансной стенкой, импеданс которой известен (прямая задача). В результате решения прямой задачи определены значения акустических давлений в тех точках, где будут устанавливаться микрофоны при реализации натурного эксперимента. Полученные результаты использованы для решения обратной задачи – нахождения исходного импеданса. Решение обратной задачи с использованием процедуры поиска импеданса на основе минимизации функционала расхождения акустических давлений прямой и обратной задачи показало хорошую точность нахождения импеданса. Также было определено, что точность извлечения импеданса практически не меняется в зависимости от угла установки линейного массива микрофонов. Второй этап исследований состоял в применении отработанной методики к модели натурной установки испытаний крупногабаритных ЗПК. При определенном качестве конечно-элементной сетки была достигнута приемлемая точность нахождения импеданса. Также проверено, что в целях экономии расчётного времени для некоторых мод импеданс можно извлекать с приемлемой точностью в осесимметричной постановке. Тем самым определена возможность использования предложенного подхода на основе численного моделирования для извлечения импеданса крупногабаритной ЗПК.


Ключ. слова


Аэроакустика; авиационный двигатель; шум вентилятора; модальный состав шума; звукопоглощающие конструкции; импеданс; численное моделирование; метод конечных элементов

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Leylekian L., Lebrun M., Lempereur P. An overview of aircraft noise reduction technologies // Journal AerospaceLab. 2014. Iss. 7. DOI: 10.12762/2014.AL07-01

2. Копьев В.Ф., Мунин А.Г., Остриков Н.Н. Проблемы создания перспективных магистральных самолётов, способных удовлетворять нормам ИКАО по шуму на местности // Труды ЦАГИ. 2014. Вып. 2739. С. 3-13.

3. Синер А.А. Методика выбора звукопоглощающих конструкций для турбомашин на основе математического моделирования. Дисс. … канд. техн. наук. Пермь, 2010. 168 с.

4. Elnady T., Boden H. On the modeling of the acoustic impedance of perforates with flow // AIAA Paper 2003-3304.

5. Соболев А.Ф. Полуэмпирическая теория однослойных сотовых звукопоглощающих конструкций с лицевой перфорированной панелью // Акустический журнал. 2007. Т. 53, № 6. С. 861-872.

6. Yu J., Ruiz M., Kwan H.W. Validation of Goodrich perforate liner impedance model using NASA Langley test data // 14th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (29th AIAA Aeroacoustics Conference). 2008. DOI: 10.2514/6.2008-2930

7. Федотов Е.С., Кустов О.Ю., Храмцов И.В., Пальчиковский В.В. Сравнительный анализ акустических интерферометров на основе расчётно-экспериментальных исследований образцов звукопоглощающих конструкций // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2017. № 48. С. 89-103. DOI: 10.15593/2224-9982/2017.48.09

8. Watson W.R., Jones M.G. A comparative study of four impedance eduction methodologies using several test liners // 19th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. 2013. DOI: 10.2514/6.2013-2274

9. Соболев А.Ф., Остриков Н.Н., Аношкин А.Н., Пальчиковский В.В., Бурдаков Р.В., Ипатов М.С., Остроумов М.Н., Яковец М.А. Сравнение импеданса звукопоглощающей конструкции, полученного по результатам измерений на двух различных установках с использованием малого числа микрофонов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2016. № 2 (45). С. 89-113. DOI: 10.15593/2224-9982/2016.45.05

10. Caldas L.C., Herold G., Greco P.C., Baccala L.A. In-duct rotating beamforming and mode detection of fan noise sources // 22nd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. 2016. DOI: 10.2514/6.2016-3034

11. De Mercato L., Tester B.J., Holland K. Aft fan noise reduction with a lined afterbody // 14th International Congress on Sound and Vibration, ICSV 2007. 2007. V. 3. P. 2394-2401.

12. Копьев В.Ф., Пальчиковский В.В., Беляев И.В., Берсенев Ю.В., Макашов С.Ю., Храмцов И.В., Корин И.А., Сорокин Е.В., Кустов О.Ю. Создание заглушенной установки для аэроакустических экспериментов и исследование её акустических характеристик // Акустический журнал. 2017. Т. 63, № 1. С. 114-126. DOI: 10.7868/S032079191701004X

13. Берсенев Ю.В., Вискова Т.А., Беляев И.В., Пальчиковский В.В., Кустов О.Ю., Ершов В.В., Бурдаков Р.В. Применение метода плоского бимформинга к идентификации вращающихся звуковых мод // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2016. № 1. С. 26-38. DOI: 10.15593/perm.mech/2016.1.02

14. Берсенев Ю.В., Вискова Т.А., Беляев И.В., Пальчиковский В.В., Бурдаков Р.В. Идентификация вращающихся звуковых мод в канале воздухозаборника авиационного двигателя с помощью кольцевой решетки микрофонов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2016. № 45. С. 114-132. DOI: 10.15593/2224-9982/2016.45.06

15. Jones M.G., Parrott T.L., Watson W.R. Comparison of acoustic impedance eduction techniques for locally-reacting liners // 9th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference and Exhibit. 2003. DOI: 10.2514/6.2003-3306

16. Bulbovich R.V., Pavlogradskiy V.V., Palchikovskiy V.V. The procedure of liner impedance eduction by finite element method // 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences. 2014.

17. Berenger J.P. A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves // Journal of Computational Physics. 1994. V. 114, Iss. 2. P. 185-200. DOI: 10.1006/jcph.1994.1159
18. Jing J. The finite element method in electromagnetics. John Wiley & Sons, 2002. 780 p.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2018-17-2-109-121

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

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

 

ISSN: 2541-7533