Применение метода плоского бимформинга к идентификации вращающихся звуковых мод

Автор: Берсенев Ю.В., Вискова Т.А., Беляев И.В., Пальчиковский В.В., Кустов О.Ю., Ершов В.В., Бурдаков Р.В.

Журнал: Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика @vestnik-pnrpu-mechanics

Статья в выпуске: 1, 2016 года.

Бесплатный доступ

Геометрические и механические параметры многослойных панелей, используемых как звукопоглощающие конструкции в каналах авиационного двигателя, определяются требованиями к акустическому импедансу этих конструкций. Данные требования формулируются на основе анализа распространения звуковых мод в каналах, в частности в канале воздухозаборника. Как следствие, знание модального состава звукового поля в канале воздухозаборника авиационного двигателя является необходимым при выборе геометрических и механических параметров (толщина слоев, размер и форма ячеек, процент перфорации, материал конструкций и заполнителя, тип клея и т.д.) звукопоглощающих конструкций. Экспериментальное определение модального состава может производиться с помощью микрофонной решетки, установленной внутри канала или вне него. В данной работе для измерения вращающихся звуковых мод применялась плоская решетка микрофонов, расположенная вне канала воздухозаборника, а полученные данные обрабатывались с помощью метода бимформинга. Вращающиеся моды создавались на специально разработанном генераторе мод на основе воздухозаборника авиационного двигателя ПС-90; звук создавался с помощью 34 акустических драйверов JBL 2451H, расположенных по окружности в основании установки. При проведении испытаний поток отсутствовал. Эксперименты были выполнены в новой заглушенной камере лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа Пермского национального исследовательского политехнического университета. Результаты испытаний показали, что метод плоского бимформинга локализует вращающуюся звуковую моду в точке, положение которой зависит от номера моды (это явление во многом аналогично результатам применения метода плоского бимформинга к шуму винта или открытого ротора). Был сделан вывод, что измерения вращающихся мод, излучаемых из воздухозаборника, с помощью метода бимформинга в принципе позволяют определить модальный состав шума в канале, но практическая реализуемость этого метода для натурного авиационного двигателя требует специального исследования. Факт локализации вращающейся моды в точке необходимо учитывать при анализе источников шума авиационного двигателя, измеренных с помощью метода бимформинга.

Еще

Звукопоглощающая конструкция, авиационный двигатель, воздухозаборник, вращающиеся моды, микрофонная антенна, бимформинг, экспериментальные исследования

Короткий адрес: https://sciup.org/146211599

IDR: 146211599   |   DOI: 10.15593/perm.mech/2016.1.02

Список литературы Применение метода плоского бимформинга к идентификации вращающихся звуковых мод

  • Копьев В.Ф., Мунин А.Г., Чернышев С.Л. Проблемы экологии летательных аппаратов//Техника воздушного флота. -2012. -№ 1. -С. 40-46.
  • Astley R.J. Propulsion System Noise: Turbomachinery//Encyclopedia of Aerospace Engineering, by John Wiley & Sons, 2010.
  • Motsinger R.E., Kraft R.E. Design and performance of duct acoustic treatment//Aeroacoustics of Flight Vehicles, Theory and Practice. -1995. -Vol. 2. -Р. 165-206.
  • Расчетно-экспериментальные исследования резонансных многослойных звукопоглощающих конструкций/А.Н. Аношкин, А.Г. Захаров, Н.А. Городкова, В.А. Чурсин//Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2015. -№ 1. -С. 5-20.
  • Соболев А.Ф. Полуэмпирическая теория однослойных сотовых звукопоглощающих конструкций с лицевой перфорированной панелью//Акустический журнал. -2007. -Т. 53, № 6. -С. 861-872.
  • Yu J., Ruiz M., Kwan H.W. Validation of Goodrich perforate liner impedance model using NASA Langley test data//AIAA. Paper. -2008. -2930.
  • Соболев А.Ф., Ушаков В.Г., Филиппова Р.Д. Звукопоглощающие конструкции гомогенного типа для каналов авиационных двигателей//Акустический журнал. -2009. -Т. 55, № 6. -С. 749-759.
  • Абалакин И.В., Горобец А.В., Козубская Т.К. Вычислительные эксперименты по звукопоглощающим конструкциям//Математическое моделирование. -2007. -Т. 19, № 8. -С. 15-21.
  • Eldredge J.D., Shoeybi M., Bodony D.J. Numerical investigation of the acoustic behavior of a multi-perforated liner//AIAA. Paper. -2007. -3683.
  • Zhang Q., Bodony D.J. Direct numerical simulation of three dimensional honeycomb liner with circular apertures//AIAA. Paper. -2011. -843.
  • Lavieille M., Piot E., Micheli F. Numerical simulations of perforate liners: Part II -Local velocity fields validation//AIAA. Paper. -2013. -2270.
  • Федотов Е.С., Пальчиковский В.В. Исследование работы резонатора Гельмгольца в волноводе прямоугольного сечения//Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. -2014. -№ 38. -С. 107-126.
  • Мякотникова А.С., Синер А.А. Численное исследование акустических свойств звукопоглощающих конструкций//Учен. зап. ЦАГИ. -2012. -Т. 43, № 4. -С. 95-106.
  • Rienstra S.W., Hirschberg A. An Introduction to Acoustics. -Eindhoven University of Technology, 2012.
  • Соболев А.Ф. О повышении затухания звука в канале с облицовкой локально реагирующего типа при наличии потока//Акустический журнал. -1994. -Т. 40, № 5. -С. 837-843.
  • Astley R.J., Sugimoto R., Mustafi P. Computational aero-acoustics for fan duct propagation and radiation. Current status and application to turbofan liner optimisation//Journal of Sound and Vibration. -2011. -Vol. 330. -Р. 3832-3845.
  • Соболев А.Ф. Исследование функции Грина в канале со звукопоглощающей облицовкой при наличии однородного потока//Акустический журнал. -2012. -Т. 58, № 4. -С. 535-548.
  • Brambley E.J., Davis A.M.J., Peake N. Eigenmodes of lined flow ducts with rigid splices//Journal of Fluid Mechanics. -2012. -Vol. 690. -Р. 399-425.
  • Русаков С.М., Синер А.А., Усанин А.М. Методика анализа шума лопаточных машин на основе численной модели распространения//Учен. зап. ЦАГИ. -2012. -Т. 43, № 4. -С. 83-94.
  • Sutliff D.L. Turbofan duct mode measurements using a continuously rotating microphone rake//International Journal of Aeroacoustics. -2007. -Vol. 6. -No. 2. -Р. 147-170.
  • Lowis C.R., Joseph P.F., Kempton A.J. Estimation of the far-field directivity of broadband aeroengine fan noise using an in-duct axial microphone array//Journal of Sound and Vibration. -2010. -No. 329. -Р. 3940-3957.
  • Rademarek E.R., Sijtsma P., Tester B.J. Mode detection with an optimized array in a model turbofan engine intake at varying shaft speeds//AIAA. Paper. -2001. -2128.
  • Koch L.D. An experimental study of fan inflow distortion tone noise//AIAA Paper. -2009. -3290.
  • Inlet mode measurements with an inflow control device microphone array/J.H. Lan, W. John, J.W. Premo, D.L. Sutliff//AIAA. Paper. -2002. -2563.
  • Farassat F., Nark D.M., Thomas R.H. The detection of radiated modes from ducted fan engines//AIAA. -2001. -2138.
  • Holste F. An equivalent source method for calculation of the sound radiated from aircraft engines//Journal of Sound and Vibration. -1997. -Vol. 203(4). -Р. 667-695.
  • Johnson D.H., Dudgeon D.E. Array signal processing: concepts and techniques. -1st ed. -Signal processing series, Prentice -Hall, Upper Saddle River, NJ, 1993.
  • Venkatesh S.R., Polak D.R., Narayanan S. Beamforming algorithm for distributed source localization and its application to jet noise//AIAA. Journal. -2003. -Vol. 41. -No. 7. -P. 1238-1246.
  • Pannert W., Maier C. Rotating beamforming -motion-compensation in the frequency domain and application of high-resolution beamforming algorithms//Journal of Sound and Vibration. -2014. -Vol. 333. -No. 7. -P. 1899-1912.
  • Horvath C. Beamforming investigation of dominant counter-rotating open rotor tonal and broadband noise sources//AIAA Journal. -2015. -Vol. 53. -No. 6. -P. 1602-1611.
  • Horvath C., Envia E., Podboy G.G. Limitations of phased array beamforming in open rotor noise source imaging//AIAA Journal. -2014. -Vol. 52. -No. 8. -P. 1810-1817.
  • Physical processes influencing acoustic radiation from jet engine inlets/C.K.W. Tam, S.A. Parrish, E. Envia, E.W. Chien//Journal of Fluid Mechanics. -2013. -Vol. 725. -P. 152-194.
  • Экспериментальное исследование звукопоглощения акустических клиньев для заглушенных камер/И.В. Беляев, А.Ю. Голубев, А.Я. Зверев, С.Ю. Макашов, В.В. Пальчиковский, А.Ф. Соболев, В.В. Черных//Акустический журнал. -2015. -Т. 61, № 5. -С. 636-644.
  • Беляев И.В., Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф. Влияние шевронов на шум предкрылка прямого и стреловидного крыла//Акустический журнал. -2015. -Т. 61, № 6. -С. 754-763.
  • Копьев В.Ф., Зайцев М.Ю., Беляев И.В. Исследование шума обтекания крупномасштабной модели крыла с механизацией//Акустический журнал. -2016. -Т. 62, № 1. -С. 95-105.
  • Идентификация источников шума двигателя ПС-90а методом бимформинга в условиях открытого стенда/Т.А. Вискова, Ю.В. Берсенев, В.А. Чурсин, Г.А. Романенко, М.Ю. Зайцев//4-я Открытая Всерос. конф. по аэроакустике: сб. тез. -2015. -С. 129-130.
Еще
Статья научная