Аэродинамические источники шума

Рис. 4.19. Влияние воздушного потока на параметры импедан­

Рис. 4.20. ЗПК с переменным импедансом

4.6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЛУШИТЕЛЕЙ ШУМА В КАНАЛЕ

Комплекс приведенных ранее данных позволяет исходя из тре­ буемого снижения шума выбрать параметры звукопоглощающих конструкций канала и необходимую длину глушителя. Безуслов­ но, окончательное суждение об эффективности этих глушителей шума дает эксперимент. Экспериментальные исследования были проведены с глушителями шума вентиляторов силовых установок самолетов. Звукопоглощающие конструкции располагались в воз­ духозаборном канале силовой установки, оценка акустической эф­ фективности глушителя определялась по разности уровней звуко­ вых давлений в дальнем поле, измеренной при наличии звуко­ поглощающих конструкций и без них. В качестве ЗПК применя­ лась локально-реагирующая конструкция из перфорированного ли­ ста и воздушного промежутка с сотовым наполнителем. Активная компонента импеданса конструкции менялась вследстиве измене­ ния параметров перфорированного листа, главным образом, про­ цента перфорации, а реактивная компонента из-за изменения глу­ бины воздушной полости.

Типичная картина зависимости снижения уровня звуковой мощ­ ности вентилятора от параметров импеданса ЗПК на частоте сле­ дования лопаток вентилятора показана на рис. 4.21. Вентилятор имел диаметр 320 мм, число лопаток рабочего колеса 27, входного

существование оптимального импеданса, при котором наблюдает­ ся максимальное снижение шума.

са примерно 400 мм, число лопаток коле­ са 26, спрямляющего аппарата 29, направляющего аппарата 12; ре­

жим работы вентилятора был 16 000 об/мин и, следовательно, ча­ стота следования лопаток рабочего колеса 7200 Гц (D/7, = 8,45). При этом уровень звукового давления на стенке канала был равен 155 дБ, скорость потока в канале — 135 м/с, длина канала 500 мм. При расчете предполагалось, что в канале могут возбуждаться и существовать все, начиная с нулевой по 14-ю, угловые моды коле­ баний га. Радиальные моды колебаний п, выбранные из условия, что рассматриваемые моды должны быть наиболее возбуждаемые в данном канале, т. е. расчетная частота для них должна быть близка к критической, изменялись от 8 до 3. Результаты расчета приведены на рис. 4.22, из которого можно сделать вывод, что оп­ тимальные значения действительной и мнимой части импеданса незначительно зависят от номера возбуждаемых мод колебаний. По выбранным значениям оптимального импеданса и для заданной толщины перфорированного листа (0,8 мм) и диаметре отверстий (2 мм) были определены процент перфорации и глубина воздуш­

ной полости. Как показал расчет, требуемый процент перфорации и глубина воздушного промежутка незначительно изменяются с изменением номера наиболее возбуждаемой моды колебаний.

Из анализа полученных расчетных данных следует, что при выборе геометрии конструкции с оптимальным импедансом до­ статочно ограничиться одной наиболее возбуждаемой модой коле-

рукции, близким к оптимальному, полученному расчетным путем. Используя приведенные данные по выбору оптимального импедан­ са ЗПК и по расчету затухания в канале, а также методш ку моделирования [8, 20], были подобраны глушители шума венти­

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамович Г. Н. Теория турбулентных струй. М.: Физматгиз, 1960. 716 с.

2.Авиационная акустика/Под ред. А. Г Мунина и В. Е. Квитки. М.: Ма­ шиностроение, 1973. 448 с.

3.Андреев Н. Н., Русаков И. Г. Акустика движущейся среды. М.: ГТТИ, 1934. 38 с.

4.Ануфриев В. М. и др. Дискретная составляющая в спектре шума сверх­

звуковых струй. — Изв. АН СССР, МЖГ 1969, № 5, с. 162—165.

5. Блохинцев Д. И. Акустика неоднородной движущейся соеды. М.: Гостехиздат, 1946. 220 с.

6. Власов Е. В. Исследование турбулентных и акустических характеристик дозвуковой струи. — Труды ЦАГИ, 1968, вып. 1092, с. 3—14.

7. Власов Е. В., Мунин А. Г. Акустические характеристики турбулентных струй. — Труды ЦАГИ, 1974, вып. 1539, с. 27—34.

т.6, вып. 5, с. 899—909.

12.Ефимцов Б. М., Шубин С. Е. Вероятностные характеристики пульсаций давления пограничного слоя на поверхности самолета. — Труды ЦАГИ, 19 вып. 1655, с. 3—14.

13.Жвалов В. П. и др. Внутренний шум турбореактивного двигателя. — Акустический журнал, 1980, т. XXVI, вып. 1, с. 55—61.

14.Исакович М. А. Общая акустика. М.: Наука, 1973. 495 с.

15.Каравосов Р. К. Пространственно-временные корреляции пульсаций ско­

рости в струе. — Труды ЦАГИ, 1979, вып. 2000, с. 31—36.

16.Крашенинников С. Ю. и др. Исследование акустических и газодинами­ ческих характеристик струйного шумоглушителя. — Акустический журнал, 1970,

т.XVI, вып. 1, с. 88—95.

17.Кузнецов В. М., Мунин А. Г., Науменко 3. Н. Влияние скорости исте­ чения и начальной турбулентности на акустические характеристики дозвуковой струи. — Труды ЦАГИ, 1968, вып. 1092, с. 15—23.

18.Кузнецов В. М., Мунин А. Г. Шум соосных струй. Изотермические струи. — Акустический журнал, 1978, т. XXIV, вып. 6, с. 878—886.

19.Кузнецов В. М. Шум турбулентной струи. — Труды ЦАГИ, 1979, вып. 2000, с. 3—17.

20.Курицын В. Ф. и др. Исследования глушителей шума вентилятора сило­ вой установки самолета. — Труды ЦАГИ, 1976, вып. 1806, с. 4—18.

21.Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Механика сплошных сред. М.: Гостеоретиздат, 1954. 795 с.

22.Лапин А. Д. Звукоизоляция в волноводах. — Акустический журнал, 1975, т. XXI, вып. 3, с. 337—350.

23.Леонтьев Е. Ам Мунин А. Г. Распространение звука в каналах с импсдансными стенками при наличии воздушного потока. Часть I. Затухание звуко­ вых волн в каналах. — Ученые записки ЦАГИ, 1979, т. X, № 2, с. 50—58.

24.Леонтьев Е. А., Соболев А. Ф. Исследование звукового поля точечною

источника в цилиндрическом канале с импедансными стенками в отсутствие по­ тока. — В кн.: Аэроакустика. М.: Наука, 1980, с. 33—46.

25. Леонтьев Е. А., Филиппова Р. Д. Исследование импеданса резонансных звукопоглощающих конструкций при высоких уровнях звукового давления. — Доклады IX Всесоюзной акустической конференции. Секция Л, 1977, с. 61—61.

26.Леонтьев Е. А., Яворский В. Н. Затухание звуковых волн в акустически

облицованном цилиндрическом канале с потоком и его оптимизация. — Труды ДАГИ, 1979, вып. 2000, с. 48—62.

27.Лямшев Л. М. Излучение звука упругими оболочками, возбуждаемыми турбулентным аэродинамическим потоком. — Акустический журнал, 1961, т. VII,

№1, вып. 1, с. 59—66.

28.Малюжинец Г. Д., Филиппова Р. Д. Расчет затухания звуковых волн низких частот в прямых облицованных каналах. — В кн.: Промышленная аэро­ динамика. М.: Оборонгиз, N° 18, 1960, с. 3—11.

29.Мизес Р. Математическая теория течений сжимаемой жидкости. М.: ИЛ, 1961. 588 с.

30.Миниович И. Я., Перник А. Д., Петровский В. С. Гидродинамические источники звука. Л.: Судостроение, 1972. 480 с.

31.Мунин А. Г. Связь аэродинамических и акустических параметров дозву­ ковой газовой струи. — В кн.: Промышленная аэродинамика. М.: Оборонгиз, 1962, вып. 23, с. 200—214.

32.Мунин А. Г., Власов Е. В., Науменко 3. Н. Исследование глушителей шума газовых струй. — Труды ЦАГИ, 1968, вып. 1092, с. 24—41.

33.Мунин А. Г., Жмулин Е. М. Проблемы авиационной акустики. — VI кон­ ференция по авиационной акустике. Пленарные доклады, 1979. с. 3—62.

34.Мунин А. Г., Науменко 3. Н. Звуковая мощность участков дозвуковой струи. — Ученые записки ЦАГИ, 1970, т. 1, вып. 5, с. 29—38.

35.Мунин А. Г., Самохин В. Ф. Акустические характеристики струи дви­

жущегося самолета. — Труды ЦАГИ, 1974, вып. 1539, с. 13—16.

\36. Мунин А. Г., Свищев Г. П., Соболев А. Ф. Затухание звука в канале со звукопоглощающими стенками при наличии потока воздуха. — Труды ЦАГИ, 1976, вып. 1806, с. 30—42.

37. Мунин А. Г., Римский-Корсаков А. В. Аэродинамические шумы. — IX Всесоюзная акустическая конференция. Пленарные доклады. АН СССР, 1977,

с.11—21.

38.Писаревский Н. Н., Голубкова Л. В. Экспериментальная установка для

измерения характеристик ЗПК. — Труды ЦАГИ, 1976, вып. 1806, с. 54—73.

39.Релей. Теория звука. М.: ГИТТЛ, 1940. 500 с.

40.Ржевкин С. Н. Курс лекций по теории звука. Изд-во МГУ, 1960. 336 с.

41.Римский-Корсаков А. В., Колев П. Г. О распространении звука в ци­ линдрической трубе с импедансными стенками при наличии потока. — В кн.: Фи­

зика аэродинамических шумов. М.: Наука, 1967. 45—48 с.

42.Римский-Корсаков А. В., Мунин А. Г. Шум газовых струй. — Труды ЦАГИ, 1974, вып. 1539, с. 3—12.

43.Руденко О. В., Солуян С. И. Теоретические основы нелинейной акустики.

М.: Наука, 1975. 384 с.

44. Седельников Т. X. Автоколебательное шумообразование при истечении газовых струй. М.: Наука, 1971. 85 с.

45.Скучик Б. Основы акустики. М.: ИЛ, 1959. т. 2, 554 с.

46.Смоляков А. В. Интенсивность акустического излучения турбулентного

пограничного слоя на пластине. — Акустический журнал, 1973, т. XIX, вып. 2,

с.251—256.

47.Смоляков А. В. О взаимном спектре псевдозвуковых турбулентных дав­

лений в низкочастотной области. — Акустический журнал, 1970, т. XVI, вып. 2,

с.291—294.

48.Смоляков А. В., Ткаченко В. М. Измерение турбулентных пульсаций. Л.:

Энергия, 1980. 264 с.

49. Столяров Е. П. Решение линеаризованного неоднородного уравнения Гельмгольца, описывающего распространение малых вихревых возмущений в по­ тенциальных течениях идеального сжимаемого газа. — Ученые записки ЦАГИ, 1980, т. XI, N° 1, с. 4—11.

78. Lauvstad. On nonuniform Mach number expansion of the Navier-Stokes -equations and its relation to aerodyramically generated sound. J. Sound and Vibr.,

pp.564—587; 1954, vol. 222, pp. 1—32.

81.Lighthill M. J. Sound generated aerodynamically. Proc. Roy. Soc. Ser. A,

1962, vol. 267, pp. 147—182.

82.Lighthill M. J. The propagation of sound through moving fluids. J. Sound -and Vibr., 1972, vol. 24, N 4, pp. 471—492.

83.Lighthill M. J. Jet noise. AIAA Journal, 1963, vol. 1, N 7, pp. 1507—1517.

84.Lowson M. V. Theoretical analysis of compressor noise. JASA, 1970, vol. 47,

N 2, pp. 371—385.

85. Lush P. A. Measurement of subsonic jet noise and comparison with theory.

pp.753—778.

87.Melling T. H. The acoustic impedance of perforates at medium and high

89.Morfey C. L. Rotating blades and aerodynamic sound. J. Sound and Vibr., 1973, vol. 28, N 3, pp. 578—618.

90.Morse P. M., Ingard K. U. Theoretical acoustics. New York, McGraw-Hill Book Company. Inc., 1968, XIX, pp. 927.

91.Mungur P. and Gladwell G. M. L. Acoustic wave propagation in sheared

fluid contained in a duct. J. Sound and Vibr., 1968, vol. 9, N 1, pp. 28—48.

92.Nayfeh A. H., Tsai M. S. Nonlinear acoustic propagation in two-dimen­ sional ducts. JASA, 1974, vol. 55, N 6, pp. 1166—1172.

93.Phillips О. M. On the generation of sound by supersonic turbulent shear layers. J. Fluid Mech., 1960, vol. 9, part 1, pp. 1—28.

94. Powell A. Theory of vortex, sound. JASA, 1964, vol. 36, N 1, pp. 179—195.

95.Pridmore-Brown D. C. Sound propagation in a fluid flowing through an •attenuation duct. J. Fluid Mech., 1958, vol. 4, part 4, pp. 393—406.

96.Ribtier H. S. The generation of sound by turbulent jets. Adv. in Appl. Mech., 1964, vol. 8, pp. 103—182.

97.Ribner H. S. On the role of the shear term in jet noise. J. Sound and Vibr., 1977, vol. 52, N 1, pp. 121—132.

98.Sears W. R. Some aspects of nonstationary airfoil theory and its practical application. J. Aeronautical Sciences, 1941, vol. 8, N 3, pp. 104—108.

101.Tyler J. M., Sofrin T. G. Axial flow compressor noise studies. SAE Trans. 1961, vol. 70, pp. 309—332.

102.Vaidya P. G. State of the art of duct acoustics. AIAA Paper N 77-1279. 4-th aeroacoustic conference, Atlanta, Georgia, Oct. 3—5, 1977.

103.Vecchio E. A., Wiley C. A. Noise radiated from a turbulent boundary layer.

о г л а в л е н и е

Предисловие

Введение

Гл а в а 1. Основные уравнения аэроакустики

1.1.Краткий обзор теории аэродинамической генерации звука

1.2.Распространение звука в потенциальном изэнтропийиом Потоке Уравнение Блохинцева