Оценка влияния переменности импеданса звукопоглощающей облицовки на шум вентилятора авиационного двигателя в расчете распространения звуковых мод в дальнее поле

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Исследовано влияние переменности импеданса звукопоглощающей конструкции (ЗПК) воздухозаборника на шум вентилятора авиационного двигателя в дальнем поле. Расчеты проводились в осесимметричной постановке для одиночных мод на основе решения методом конечных элементов уравнения Блохинцева для акустического потенциала. Импеданс ЗПК определялся по хорошо развитой полуэмпирической модели, учитывающей влияние высокого уровня звукового давления (УЗД) и скользящего потока. Разработана процедура расчета распространения одиночных звуковых мод через воздухозаборник авиационного двигателя, облицованный ЗПК с переменным импедансом, зависящим от скорости потока и УЗД в локальной точке ЗПК. Выполнена валидация расчетной процедуры. Проведены расчеты распространения одиночных мод в переднюю полусферу для воздухозаборника, на стенке которого задавались условия жесткой стенки, постоянного импеданса (импеданс не меняется по длине ЗПК) и переменного импеданса (импеданс изменяется по длине ЗПК в зависимости от изменений скорости скользящего потока и УЗД). По результатам расчетов установлено, что постоянный и переменный импеданс дают отличные друг от друга значения УЗД в дальнем поле, при этом учет переменности импеданса меняет не только значения УЗД в дальнем поле, но и направленность максимального излучения моды.

Об авторах

В. В. Пальчиковский

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: vvpal@pstu.ru
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский просп. 29

А. А. Кузнецов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: vvpal@pstu.ru
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский просп. 29

В. В. Павлоградский

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vvpal@pstu.ru
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский просп. 29

Список литературы

  1. Reboul G., Polacsek C., Desquesnes G. Towards numerical simulation of fan broadband noise propagation and radiation from aero-engines // AIAA Paper 2009–3337.
  2. Martin Doherty, Howoong Namgoong. Impact of turbofan intake distortion on fan noise propagation and generation // AIAA Paper 2016–2018.
  3. Winkler J., Reimann C.A., Gumke Ch.D., Ali A.A., Reba R.A. Inlet and aft tonal noise predictions of a full-scale turbofan engine with bifurcation and inlet distortion // AIAA Paper 2017–3034.
  4. Шуваев Н.В., Синер А.А., Большагин Н.Н., Колегов Р.Н. Численное моделирование отражения акустической волны от вращающегося лопаточного венца // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2018. № 52. С. 5–15.
  5. Shi Zheng, Mei Zhuang, Frank Thiele. Noise prediction and optimization system for turbofan engine inlet duct design // AIAA Paper 2004–3031.
  6. Astley R.J., Sugimoto R., Mustafi P. Computational aero-acoustics for fan duct propagation and radiation. Current status and application to turbofan liner optimization // J. Sound and Vibration, 2011. V. 330. P. 3832–3845.
  7. Xiong L., Sugimoto R., Quaranta E. Effects of turbofan engine intake droop and length on fan tone noise // AIAA Paper 2019–2581.
  8. Sugimoto R., Murray P., McAlpine A., Astley R.J. Prediction of in-duct and near-field noise for a fan rig intake // AIAA Paper 2013–2022.
  9. Justin H. Lan, Yueping Guo, Cyrille Breard. Validation of acoustic propagation code with JT15D static and flight test data // AIAA Paper 2004–2986.
  10. Venditti D.A., Ait-Ali-Yahia D., Robichaud M., Girard G. Spectral-element/Kirchhoff method for fan-tone directivity calculations // AIAA Paper 2005–2926.
  11. Соболев А.Ф. Полуэмпирическая теория однослойных сотовых звукопоглощающих конструкций с лицевой перфорированной панелью // Акуст. журн. 2007. Т. 53. № 6. С. 861–872.
  12. Jia Yu, Marta Ruiz, Hwa Wan Kwan. Validation of Goodrich perforate liner impedance model using NASA Langley test data // AIAA Paper 2008–2930.
  13. Spillere A., Reis D., Cordioli J.A. A systematic review of semi-empirical acoustic liner models under grazing flow and high SPL // Proc. the 22-nd Int. Congress on Acoustics, Buenos Aires, 5–9 September 2016.
  14. Rienstra S.W., Singh D.K. Nonlinear asymptotic impedance model for a Helmholtz resonator of finite depth // AIAA J. 2018. V. 56. № 5. P. 1792–1802.
  15. Herv´e Denayer, Wim De Roeck, Wim Desmet, Thomas Toulorge. Acoustic characterization of a Helmholtz resonator under grazing flow conditions using a hybridmethodology // AIAA Paper. 2013–2076.
  16. Na W., Boij S., Efraimsson G. Simulations of acoustic wave propagation in an impedance tube using a frequency-domain linearized Navier-Stokes methodology // AIAA Paper 2014–2960.
  17. Jensen M.H., Shaposhnikov K., Svensson E. Using the linearized Navier–Stokes equations to model acoustic liners // AIAA Paper 2018–3783.
  18. Khramtsov I.V., Kustov O.Yu., Palchikovskiy V.V., Bulbovich R.V. Comparison of acoustic characteristics of resonant liner samples at normal incidence of waves based on semiempirical model, natural experiment and numerical simulation // AIP Conf. Proc. 2021. V. 2351. No. 030036.
  19. Jones M.G., Watson W.R., Parrott T.L. Benchmark data for evaluation of aeroacoustic propagation codes with grazing flow // AIAA Paper 2005–2853.
  20. Tatsuya Ishii, Kenichiro Nagai, Hideshi Oinuma, Shunji Enomoto. Experimental study of acoustic liner panels shared in IFAR program // AIAA Paper 2019–2602.
  21. Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ипатов М.С. Экспериментальное подтверждение аналитической модели распространения звука в прямоугольном канале при наличии скачков импеданса и разработка на ее основе метода извлечения импеданса // Акуст. журн. 2020. Т. 66. С. 128–147.
  22. Башкатов В.В., Остриков Н.Н., Яковец М.А. Исследование влияния неоднородности скорости потока вблизи среза канала воздухозаборника на коэффициенты отражения звуковых мод // Материалы VII-ой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов “Акустика среды обитания”, Россия, Москва, 26–27 мая 2022. С. 21–34.
  23. Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ипатов М.С., Кругляева А.Е., Сидоров С.Ю. Излучение звука из открытого конца канала, моделирующего воздухозаборник авиадвигателя в статических условиях и в потоке // Акуст. журн. 2019. Т. 65. С. 59–73.

© В.В. Пальчиковский, А.А. Кузнецов, В.В. Павлоградский, 2023