Оценка пульсаций давления в ближнем поле струи при наличии спутного потока на основе результатов термоанемометрических измерений

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Показано, что спектры пульсаций скорости, измеренные с помощью термоанемометра в области потенциальной части ближнего поля турбулентной струи при наличии спутного потока, могут быть пересчитаны в спектры пульсаций давления. Предложенный метод пересчета основан на том факте, что волны неустойчивости, которые вносят определяющий вклад в пульсации ближнего поля, близки по структуре к однородным продольным волнам, что позволяет локально связать пульсации давления и продольной компоненты скорости, измеряемой термоанемометром.

全文:

受限制的访问

作者简介

О. Бычков

ФАУ ЦАГИ, Научно-исследовательский Московский комплекс ЦАГИ

Email: georgefalt@rambler.ru
俄罗斯联邦, Москва

Г. Фараносов

ФАУ ЦАГИ, Научно-исследовательский Московский комплекс ЦАГИ

编辑信件的主要联系方式.
Email: georgefalt@rambler.ru
俄罗斯联邦, Москва

参考

  1. Кузнецов В.М. Проблемы снижения шума пассажирских самолетов (обзор) // Акуст. журн. 2003. Т. 49. № 3. С. 293–317.
  2. Peak N. Modern Challenges Facing Turbomachinery Aeroacoustics // Ann. Rev. Fluid Mech. 2012. V. 44. P. 227–248.
  3. Kopiev V., Belyaev I., Faranosov G., Kopiev Vl., Ostrikov N., Zaytsev M., Paranin G. Numerical and Experimental Study of JFI Effect on Swept Wing // AIAA Paper. 2014. AIAA-2014–3060.
  4. Miller S.A. Prediction of near-field jet cross spectra // AIAA J. 2015. V. 53. № 8. P. 2130–2150.
  5. Гиневский А.С., Власов Е.В., Каравосов Р.К. Акустическое управление турбулентными струями. М.: Физматлит, 2001. 240 с.
  6. Jordan P., Gervais Y. Subsonic jet aeroacoustics: associating experiment, modelling and simulation // Experiments in Fluids. 2008. V. 44. № 1. P. 1–21.
  7. Tam C.K., Viswanathan K., Ahuja K.K., Panda J. The sources of jet noise: experimental evidence // J. Fluid Mech. 2008. V. 615. P. 253–292.
  8. Копьев В.Ф., Чернышев С.А. Новая корреляционная модель каскада турбулентных пульсаций как источника шума в струях // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 4. С. 482–497.
  9. Jordan P., Colonius T. Wave packets and turbulent jet noise // Annual Review of Fluid Mechanics. 2013. V. 45. P. 173–195.
  10. Бычков О.П., Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А., Чернышев С.А. О двух подходах к моделированию шума низкоскоростных дозвуковых струй // Докл. Росс. Акад. наук. Физика, техн. науки. 2022. Т. 506. № 1. С. 16–25.
  11. Gudmundsson K., Colonius T. Instability wave models for the near-field fluctuations of turbulent jets // J. Fluid Mech. 2011. V. 689. P. 97–128.
  12. Cavalieri A.V.G., Rodriguez D., Jordan P., Colonius T., Gervais Y. Wavepackets in the velocity field of turbulent jets // J. Fluid Mech. 2013. V. 730. P. 559–592.
  13. Беляев И.В., Бычков О.П., Зайцев М.Ю., Копьев В.А., Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Фараносов Г.А., Чернышев С.А. Разработка стратегии активного управления волнами неустойчивости в невозбужденных турбулентных струях // Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 3. С. 14–27.
  14. Mengle V.G. The Effect of Nozzle to Wing Gulley Height on Jet Flow Attachment to the Wing and Jet Flap Interaction Noise // AIAA Paper 2011–2705. 2011.
  15. Kopiev V.F., Faranosov G.A., Zaytsev M. Yu., Vlasov E.V., Karavosov R.K., Belyaev I.V., Ostrikov N.N. Intensification and suppression of jet noise sources in the vicinity of lifting surfaces // AIAA paper 2013–2284. 2013.
  16. Cavalieri A.V.G., Jordan P., Wolf W.R., Gervais Y. Scattering of wavepackets by a flat plate in the vicinity of a turbulent jet // J. Sound Vib. 2014. V. 333. P. 6516–6531.
  17. Бычков О.П., Фараносов Г.А. Экспериментальное исследование и теоретическое моделирование шума взаимодействия струи и крыла самолета // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 4. С. 437–453.
  18. Kopiev V.F., Akishev Y.S., Belyaev I.V., Berezhetskaya N.K., Bityurin V.A., Faranosov G.A., Grushin M.E., Klimov A.I., Kopiev V.A., Kossyi I.A., Moralev I.A., Ostrikov N.N., Taktakishvili M.I., Trushkin N.I., Zaytsev M.Yu. Instability wave control in turbulent jet by plasma actuators // J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. V. 47. P. 1–18.
  19. Копьев В.Ф., Бычков О.П., Копьев В.А., Фараносов Г.А., Моралев И.А., Казанский П.Н. Управление волнами неустойчивости в невозбужденной турбулентной струе с помощью плазменных актуаторов в узкой полосе частот // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 4. С. 431–439.
  20. Kopiev V., Faranosov G., Bychkov O., Kopiev Vl., Moralev I., Kazansky P. Active control of jet-plate interaction noise for excited jets by plasma actuators // J. Sound Vib. 2020. V. 484. P. 115515.
  21. Копьев В.Ф., Бычков О.П., Копьев В.А., Фараносов Г.А., Моралев И.А., Казанский П.Н. Активное управление шумом взаимодействия струи и крыла с помощью плазменных актуаторов в узкой полосе частот // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 2. С. 177–190.
  22. Mancinelli M., Pagliaroli T., Camussi R., Castelain T. On the hydrodynamic and acoustic nature of pressure proper orthogonal decomposition modes in the near field of a compressible jet // J. Fluid Mech. 2018. V. 836. P. 998–1008.
  23. Dawson M.F., Lawrence J.L.T., Self R.H., Kingan M.J. Validation of a jet-surface interaction noise model in flight // AIAA J. 2020. V. 58. № 3. P. 1130–1139.
  24. Kraichnan R.H. Pressure field within homogeneous anisotropic turbulence // J. Acoust. Soc. Am. 1956. V. 28. № 1. P. 64–72.
  25. Baur T., Kongeter J. PIV with high temporal resolution for the determination of local pressure reductions from coherent turbulence phenomena // Proc. 3rd Int. Workshop on PIV. Santa Barbara. 1999. P. 101–106.
  26. Liu X., Katz J. Instantaneous pressure and material acceleration measurements using a four-exposure PIV system // Experiments in fluids. 2006. V. 41. № 2. P. 227–240.
  27. Violato D., Moore P., Scarano F. Lagrangian and Eulerian pressure field evaluation of rod-airfoil flow from time-resolved tomographic PIV // Experiments in fluids. 2011. V. 50. № 4. P. 1057–1070.
  28. Абрамович Г.Н., Гиршович Т.А., Крашенинников С.Ю. и др. (под ред. Абрамовича Г.Н.) Теория турбулентных струй. М.: Наука, 1984. 716 с.
  29. Schmidt O.T., Towne A., Colonius T., Cavalieri A.V., Jordan P., Brès G.A. Wavepackets and trapped acoustic modes in a turbulent jet: coherent structure eduction and global stability // J. Fluid Mech. 2017. V. 825. P. 1153–1181.
  30. Antonialli L.A., Cavalieri A.V., Schmidt O.T., Colonius T., Jordan P., Towne A., Brès G.A. Amplitude scaling of wave packets in turbulent jets // AIAA J. 2021. V. 59. № 2. P. 559–568.
  31. Бычков О.П., Фараносов Г.А. О связи пульсаций скорости и давления на оси и в ближнем поле турбулентной струи // Изв. РАН. МЖГ. 2021. № 4. С. 41–51.
  32. Tam C.K.W., Burton D.E. Sound generated by instability waves of supersonic flows: Part2. Axisymmetric jets // J. Fluid Mech. 1984. V. 138. P. 273–295.
  33. Бычков О.П., Фараносов Г.А. О возможном механизме усиления шума струи вблизи крыла // Акуст. журн. 2014. Т. 60. № 5. С. 596–610.
  34. Soares L.F.M., Cavalieri A.V.G., Kopiev V., Faranosov G. Flight effects on turbulent-jet wavepackets // AIAA J. 2020. V. 58. № 9. P. 3877–3888.
  35. Lyu B., Dowling A.P., Naqavi I. Prediction of installed jet noise // J. Fluid Mech. 2017. V. 811. P. 234–268.
  36. Bychkov O., Faranosov G., Kopiev V., Soares L.F.M., Cavalieri A.V.G. Jet Installation Noise Modeling in Static and Flight Conditions Using Centerline Fluctuations // AIAA J. 2022. V. 60. № 6. P. 3620–3634.
  37. Бычков О.П., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А. Валидация двухточечной модели предсказания низкочастотного усиления шума струи вблизи крыла // Ученые Записки Физического Факультета Московского Университета. 2020. № 1. 2010801. С. 1–8.
  38. Miller W.R. Flight effects for jet-airframe interaction noise // AIAA Paper 1983–0784. 1983.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Schematic representation of (a) - mean flow and (b) - structure of pulsations created by a turbulent jet flowing from a circular nozzle in the presence of downflow.

下载 (22KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Location of measurement points. Blue points - microphone locations (shown for one azimuthal angle) [13, 17], red lines - thermoanemometer measurement lines [34].

下载 (21KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Dependence of the phase velocity of axisymmetric perturbations (n = 0) on the Struhal number in different cross sections: 1 - x = 2; 2 - x = 3; 3 - x = 4; 4 - x = 5; 5 - x = 6. Dotted lines - experiment, solid lines - approximation (8).

下载 (12KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Radial scaling of pressure pulsation spectra: (a) - spectra of mode n = 0; (b) - spectra of total pulsations. Data for cross sections x = 1.5, 2.5, 3.5, 4.5 (from bottom to top) are given. 1 - spectra measured at surface C1, 2 - spectra measured at surface C2, 3 - spectrum from surface C1, recalculated at C2. The graphs are plotted in relative units, with the maximum level indicated for each set of spectra.

下载 (44KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Transverse profiles of the mean velocity for the jet Mj = 0.4 with different satellite parameter: (a) - l =0; (b) - 0.15; (c) - 0.23; (d) - 0.3. Symbols - experiment, lines - model (11)-(13). The profiles for three cross sections of the initial section are shown: 1 - x = 1; 2 - x = 3; 3 - x = 5.

下载 (53KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Transverse velocity profiles for the homogeneous problem: (a) - in the initial frame of reference (x, r) in the presence of the satellite flow Ucf; (b) - in the frame of reference (x', r) associated with the satellite flow.

下载 (20KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Comparison of the shapes of the cross-sectional profiles of the mean velocity in the corresponding cross sections for the jet under static conditions (symbols) and the jet in the downflow λ = 0.23 (line).

下载 (8KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Relative convection velocities of perturbations in the jet at x/Lc = 0.44: 1 - λ = 0; 2 - λ = 0.23.

下载 (10KB)
索引源数据
10. Fig. 9. (a) - Profile of mean velocity (1) and RMS values of pulsations of its longitudinal component (2) in section x = 3; (b) - spectral densities of pulsations of the longitudinal velocity component at different values of r (curve designations are indicated on the graph).

下载 (32KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Spectral maps of velocity pulsations in the section x = 3 inside the potential core: (a) - measurement data; (b) - the result of modelling using dependence (17) and the base spectrum at the point r = 0.

下载 (46KB)
索引源数据
12. Fig. 11. Spectral maps of velocity pulsations in section x = 3 in the outer region: (a) - measurement data; (b) - the result of modelling using dependence (17) and the base spectrum at the point r = 1.

下载 (48KB)
索引源数据
13. Fig. 12. Towards validation of the far-field pressure estimation procedure.

下载 (34KB)
索引源数据
14. Fig. 13. Pressure pulsation spectra under static conditions (1) and in the presence of downflow (2): (a) - at the location of the trailing edge of the plate; (b) - in the far field at the point R = 20D, θ = -90° (the point ‘under’ the plate), symbols - direct measurements of interaction noise in the far field [36], lines - estimation from near-field spectra.

下载 (20KB)
索引源数据

版权所有 © The Russian Academy of Sciences, 2024