Моделирование акустических процессов взаимодействия ячеек звукопоглощающих конструкций авиационных двигателей

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Разработаны физические и математические численные модели для прогнозирования эффективных акустических свойств звукопоглощающих сотовых конструкций при уровнях звукового давления 100 и 130 дБ при нормальном падении звуковой волны. Исследованы коэффициенты звукопоглощения и закономерности акустических взаимодействий ячеек, установленных на торце цилиндрического канала при нормальном падении на них звуковых волн, с использованием численного математического и физического моделирования. Дана оценка эффективности звукопоглощения одиночных и групп резонаторов различных форм и размеров, выявлены уникальные сочетания ячеек в группах с учетом их акустических взаимодействий. Представительные образцы фрагментов звукопоглощающих конструкций изготовлены методом 3D-печати, лабораторные испытания образцов проведены с использованием интерферометра с нормальным падением звуковой волны на ячейки при уровне звукового давления 130 дБ.

Об авторах

П. В. Писарев

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: pisarev85@live.ru
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский проспект 29

А. А. Паньков

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: pisarev85@live.ru
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский проспект 29

А. Н. Аношкин

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: pisarev85@live.ru
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский проспект 29

К. А. Ахунзянова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: pisarev85@live.ru
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский проспект 29

Список литературы

  1. Захаров А.Г., Аношкин А.Н., Паньков А.А., Писарев П.В. Акустические резонансные характеристики двух- и трехслойных сотовых звукопоглощающих панелей // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2016. № 46. С. 144–159. https://doi.org/10.15593/2224-9982/2016.46.08
  2. Соболев А.Ф., Ушаков В.Г., Филиппова Р.Д. Звукопоглощающие конструкции гомогенного типа для каналов авиационных двигателей // Акуст. журн. 2009. Т. 55. № 6. С. 749‑759.
  3. Дубень А.П., Козубская Т.К., Королёв С.И., Маслов В.П., Миронов А.К., Миронова Д.А., Шахпаронов В.М. Исследование акустического течения в горле резонатора // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 1. С. 80–92.
  4. Mahmud Md.A., Hossain Md.Z., Islam S., Morshed M.M.M. A Comparative Study Between Different Helmholtz Resonator Systems // Acoustique Canadienne. 2016. V. 44. № 4. P. 12–17.
  5. Xu M.B., Selamet A., Kim H. Dual Helmholtz resonator // Appl. Acoust. 2010. V. 71. P. 822–829.
  6. Selamet A., Lee I. Helmholtz resonator with extended neck // J. Acoust. Soc. Am. 2003. V. 113. № 4. P. 1975–1985.
  7. Аношкин А.Н., Захаров А.Г., Городкова Н.А., Чурсин В.А. Расчетно-экспериментальные исследования резонансных многослойных звукопоглощающих конструкций // Вестник ПНИПУ. Механика. 2015. № 1. С. 5–20. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2015.1.01
  8. Pisarev P.V., Anoshkin A.N., Pan’kov A.A. Acoustic resonance in the cylindrical two-chamber cell with the elastic permeable membrane // ISJ Theor. and App. Sci. 2016. V. 44. № 12. P. 55–61.
  9. Бакланов В.С., Постнов С.С., Постнова Е.А. Расчет резонансных звукопоглощающих конструкций для современных авиационных двигателей // Матем. моделирование. 2007. Т. 19. № 8. С. 22–30.
  10. Ingard U. On the Theory and Design of Acoustic Resonators // J. Acoust. Soc. Am. 1953. V. 55. № 6. P. 1037–1061. https://doi.org/10.1121/1.1907235
  11. Alster M. Improved calculation of resonant frequencies of Helmholtz resonators // J. Sound Vib. 1972. V. 24. № 1. P. 63–85. https://doi.org/10.1016/0022-460X(72)90123-X
  12. Pisarev P.V., Anoshkin A.N., Pan’kov A.A. Effect of neck geometry of resonance cells on noise reduction efficiency in sound-absorbing structures / Ed. by Fomin V. Perm: AIP Conf. Proceedings. 2016. V. 1770. https://doi.org/10.1063/1.4964061
  13. Selamet A., Radavich P.M., Dickey N.S. and Novak J.M. Circular concentric Helmholtz resonators // J. Acoust. Soc. Am. 1997. V. 101. № 1. P. 41–51.
  14. Selamet A., Dicky N.S., Novak J.M. Theoretical, computational and experimental investigation of Helmholtz resonators with fixed volume: lumped versus distributed analysis // J. Sound Vib. 1995. V. 187. № 2. P. 358–367.
  15. Соболев А.Ф. Повышение эффективности снижения шума в канале с потоком при наличии звукопоглощающих облицовок // Акуст. журн. 1999. Т. 45. № 3. С. 404–414.
  16. Соболев А.Ф., Соловьева Н.М., Филиппова Р.Д. Расширение частотной полосы звукопоглощения облицовок силовых установок самолетов // Акуст. журн. 1995. Т. 41. № 1. С. 146–152.
  17. Соболев А.Ф. Звукопоглощающие конструкции с расширенной полосой затухания для каналов авиационных двигателей // Акуст. журн. 2000. Т. 46. № 4. С. 536–544.
  18. Патент №179829. Российская Федерация, МПК E04B 1/84. Звукопоглощающая сотовая панель / А.Н. Аношкин, А.А. Паньков, П.В. Писарев, Г.С. Шипунов; патентообладатель А.Н. Аношкин, А.А. Паньков, П.В. Писарев, Г.С. Шипунов. 8л. №2017115461; заявл. 09.02.2016; опубл. 25.05.2018; Бюл. № 15.
  19. Патент № 2686915 Российская Федерация, МПК B32B 3/12. Звукопоглощающая сотовая панель / А.А. Паньков, А.Н., Аношкин, П.В. Писарев; патентообладатель А.А. Паньков, А.Н. Аношкин, П.В. Писарев. 8л. № 2017146121; заявл. 26.12.2017; опубл. 06.05.2019; Бюл. № 13.
  20. Патент №2732532 Российская федерация, МПК F02C 7/24, G10K 11/172. Резонансная ячейка для гашения акустических волн / А.А. Паньков, А.Н. Аношкин, П.В. Писарев; патентообладатель ФГБОУ ВО ПНИПУ. 7л. № 2019112286; заявл. 23.04.2019; опубл. 21.09.2020 Бюл. № 27.
  21. Комкин А.И., Миронов М.А., Быков А.И. Поглощение звука резонатором Гельмгольца // Акуст. журн. 2017. Т. 63. № 4. С. 356–363.
  22. Комкин А.И., Быков А.И., Миронов М.А. Инерционная присоединенная длина отверстия при высоких уровнях звукового давления // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 3. С. 296–301.
  23. Комкин А.И., Быков А.И., Миронов М.А. Акустическое сопротивление отверстия при высоких уровнях звукового давления // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 5. С. 562–565.
  24. Bykov A.I., Komkin A.I., Mironov M.A. Nonlinear acoustic impedance of orifices // Proc. of the 25-th Int. Congress on Sound and Vibration. Hiroshima, Japan, 8–12 July 2018. P. 1–7.
  25. Melling T.H. The acoustic impedance of perforates at medium and high sound pressure levels // J. Sound Vib. 1973. V. 29. № 1. P. 1–65.
  26. Scarpato A. Linear and nonlinear analysis of the acoustic response of perforated plates traversed by a bias flow // Ph.D. dissertation, Ecole Centrale Paris, 2014. 178 p.
  27. Руденко О.В., Хирных К.Л. Модель резонатора Гельмгольца для поглощения интенсивного звука // Акуст. журн. 1990. Т. 36. № 3. С. 527–534.
  28. Салливан Дж.У. Моделирование шума выхлопной системы двигателя // Аэродинамический шум в технике: Пер. с англ. М.: Мир, 1983. С. 233–256.
  29. Терехин А.С. Влияние уровня звукового давления на акустическую эффективность глушителей шума // Труды МВТУ. Вып. 273. М.: Изд-во МВТУ, 1978. С. 68–80.
  30. Эпштейн В.Л., Руденко А.Н., Жемуранов А.П. Нелинейное акустическое сопротивление отверстия // Авиационная акустика. Труды ЦАГИ. Вып. 1806. М.: Изд-во ЦАГИ, 1976. С. 74–70.
  31. Bennetta G., Stephens D.B. Resonant mode characterisation of a cylindrical Helmholtz cavity excited by a shear layer // J. Acoust. Soc. Am. 2017. V. 141. № 1. P. 7–18.
  32. Meissner M. Absorption Properties of Helmholtz Resonator at High Amplitude Incident Sound // Acta Acustica united with Acustica. 2000. V. 86. № 11. P. 985–991.
  33. Wu J., Rudnick I. Measurements of the nonlinear tuning curves of Helmholtz resonators // J. Acoust. Soc. Am. 1986. V. 80. № 5. P. 1419–1422.
  34. Быков А.И. Исследование акустических характеристик резонаторов Гельмгольца в системах снижения шума: дис. канд. техн. наук. М., 2021. 156 с.
  35. Пальчиковский В.В., Кустов О.Ю., Черепанов И.Е., Храмцов И.В. Сравнительные исследования определения акустических характеристик образцов ЗПК в интерферометрах с разным диаметром поперечного сечения канала // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. 2017. Т. 1. С. 188–193.
  36. Elnady T., Bodén H. On the modeling of the acoustic impedance of perforates with flow // AIAA Paper. 2003. № 2003–3304.
  37. Yu J., Ruiz M., Kwan H.W. Validation of Goodrich perforate liner impedance model using NASA Langley test data // AIAA Paper. 2008. № 2008–2930.
  38. Мунин А.Г., Кузнецов В.М., Леонтьев В.Е. Аэродинамические источники шума. М.: Машиностроение, 1981. 248 с.
  39. Crandall I. Theory of vibrating systems and sound. New York: D. Van Nostrand & Co. Inc., 1927. 272 c.
  40. Pisarev P.V., Anoshkin A.N. and Merzlyakova N.A. Manufacturing sound-absorbing structures by 3d-printing / Ed by Vorozhtsov A. Tomsk: MATEC Web Conf. 2018. V. 243. https://doi.org/10.1051/matecconf/201824300026

© П.В. Писарев, А.А. Паньков, А.Н. Аношкин, К.А. Ахунзянова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».