Приложение метода конечных элементов к проблеме исследования эффективности экранирования авиационных источников шума

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты расчета дифракции звука на экранах различной формы, выполненные с помощью предложенного авторами Метода Конечных Элементов (МКЭ) в формулировке Бубнова–Галеркина. Проведена верификация расчетов на задачах, имеющих точно решение (дифракция на цилиндре, на отрезке и на сфере), а также представлены результаты экспериментальной валидации расчетов дифракции звука на прямоугольном экране, выполненных с помощью Метода последовательностей максимальной длины. Статья подготовлена по материалам доклада на 10-й российской конференции “Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике”, 16-21 сентября 2024 г., г. Светлогорск Калининградской области, http://ceaa.imamod.ru/.

Об авторах

С. Л. Денисов

Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н. Е. Жуковского

Автор, ответственный за переписку.
Email: stanislav.denisov@tsagi.ru
Москва, 105005 Россия, ул. Радио 17

Н. Н. Остриков

Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н. Е. Жуковского

Email: nikolay.ostrikov@tsagi.ru
Москва, 105005 Россия, ул. Радио 17

В. И. Воронцов

Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н. Е. Жуковского

Email: vladimir.vorontsov@tsagi.ru
Москва, 105005 Россия, ул. Радио 17

Список литературы

  1. Von Glahn U., Goodykoontz J., Wagner J. Nozzle Geometry and Forward Velocity Eeffects on Noise for CTOL Engine-Over-The-Wing Concept // NASA TM-X-71453, Oct. 1973.
  2. Von Glahn U., Groesbeck D., Reshotko M. Geometry Considerations for Jet Noise Shielding with CTOL Engine-Over-The-Wing Concept // AIAA Paper 1974-568.
  3. Von Glahn U., Groesbeck D., Wagner J. Wing Shielding of High-Velocity Jet and Shock — Associated Noise with Cold and Hot Flow Jets // AIAA Paper 1976-547.
  4. Burley C.L., Brooks T.F., Hutcheson F.V., Doty M.J., Lopes L.V., Nickol C.L., Vicroy D.D., Pope D.S. Noise scaling and community noise metrics for the hybrid wingbody aircraft // AIAA Paper 2014-2626.
  5. Liebeck R.H. Design of the Blended Wing Body Subsonic Transport // J. of Aircraft. V. 41. No 1. 2004.
  6. Ostrikov N.N., Denisov S.L. Airframe Shielding of Noncompact Aviation Noise Sources: Theory and Experiment // AIAA Paper 2015-2691.
  7. Tinetti A.F., Dunn M.H. Scattering of High Frequency Duct Noise by Full Scale Hybrud Wing Body Configurations // AIAA Paper 2009–3400. May 2009.
  8. Papamoschou D. Prediction of Jet Noise Shielding // AIAA Paper 2010-653, Jan 2010.
  9. Kopiev V., Belyaev I., Velichko S. Computation of Variable Noise Reduction System Efficiency for Supersonic Civil Aircraft at Takeoff // Appl. Sci. 2025. V. 15. No 3. P. 1475. https://doi.org/10.3390/app15031475
  10. Karabasov S.A., Afsar M.Z., Hynes T.P., Dowling A.P., McMullan W.A., Pokora C.D., Page G.J., and McGuirk J.J. Jet Noise: Acoustic Analogy Informed by Large Eddy Simulation // AIAA J. 2010. V. 48. No 7. P. 1312–1325.
  11. Suzuki T., Spalart Ph.R., Shur M.L., Strelets M.K., Travin A.K. Unsteady Simulation of a Fan/Outlet-Guide-Vane System: Tone-Noise Computation // AIAA J. 2018. V. 56. No 9. P. 3558–3569. https://doi.org/10.2514/1.J056646
  12. Титарев В.А., Фараносов Г.А., Чернышев С.А., Батраков А.С. Численное моделирование влияния взаимного расположения винта и пилона на шум турбовинтового самолета // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 6. С. 737–751.
  13. Хёнль Х., Мауэ А., Вестпфаль К. Теория дифракции. М.: Мир, 1964. 428 с.
  14. Свешников А.Г., Могилевский И.Е. Избранные математические задачи теории дифракции. М.: Изд. МГУ, 2012. 239 с.
  15. Зоммерфельд А. Оптика. М.: Иностранная литература, 1950. 490 с.
  16. Lummer M. Maggi-Rubinowicz Diffraction Correction for Ray-Tracing Calculations of Engine Noise. AIAA papers 2008-3050. May 2008.
  17. Keller J.B. Geometrical Theory of Diffraction // J. Optical Soc. Am. 1962. V. 52. No 2. P. 116–130.
  18. Kouyoumjian R.G., Pathak P.H. A Uniform Geometrical Theory of Diffraction for an Edge in a Perfectly Conducting Surface // Proc. IEEE. 1974. V. 62. No 11. P. 1448–1461.
  19. McDonald H.M. A Class of Diffraction Problems // Proc. London Mathematical Soc. 1915. V. 2. No 14. P. 410–427.
  20. Лепендин Л.Ф. Акустика: Учеб. пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1978. 448 с.
  21. Maekawa Z. Noise Reduction by Screens // J. Applied Acoustics. 1968. P. 157–173.
  22. Agarwal A., Dowling A., Shin Ho-Chul, Graham W., Sefi S. A Ray Tracing Approach to Calculate Acoustic Shielding by Silent Aircraft Airframe // AIAA Paper 2006–2618. May 2006.
  23. Денисов С.Л., Остриков Н.Н., Гранич Г.Ю. Проблемы снижения шума авиационных силовых установок с помощью эффекта экранирования // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 3. С. 298–302.
  24. Ostrikov N.N., Denisov S.L. Mean Flow Effect On Shielding Of Noncompact Aviation Noise Sources // 22nd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 30 May — 1 June, 2016. AIAA Paper 2016-3014.
  25. Wu T.W. Boundary Element Acoustics. Fundamentals and Computer Codes. WIT Press, 2000.
  26. Ihlenburg F. Finite Element Analysis of Acoustic Scattering. Springer-Verlag, New York, Inc., 1998.
  27. Marburg S., Nolte B. Computational Acoustics of Noise Propogation in Fluids — Finite and Boundary Element Methods. Springer, 2008. 580 p.
  28. Копьев В.Ф., Чернышев С.А. Новая корреляционная модель каскада турбулентных пульсаций как источник шума в струях //Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 4. С. 482–497.
  29. Lyu B., Dowling A.P. On the mechanism and reduction of installed jet noise // AIAA Paper 2017-3523.
  30. Papamoschou D. Wavepacket Modeling of the Jet Noise Source // AIAA Paper 2011-2835.
  31. Денисов С.Л., Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Фараносов Г.Ф., Чернышев С.А. Использование корреляционной модели случайных квадрупольных источников для расчета эффективности экранирования шума турбулентной струи на основе геометрической теории дифракции // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 5. С. 540–555.
  32. 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.
  33. Berenger J.-P. A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves // J. Computational Physics. 1994. V. 114. P. 185–200.
  34. Zhao L., Cangellaris A.C. A general approach for the development of unsplit–field time–domain implementations of perfectly matched layers for FDTD grid truncation // IEEE Microware and Guided Wave Letters. 1996. V. 6. No 5. P. 209–211, 1996.
  35. Grote M.J., Sim I. Efficient PML for the wave equation // arXiv:1001.0319. 2010.
  36. Geuzaine C., Remacle J.-F. Gmsh: A 3-D Finite Element Mesh Generator with Built-in Pre- and Post-Processing Facilities // Int. J. Numer. Methods Eng. 2009. V. 79. No 11. P. 1309–1331.
  37. Ермаков М.К. Генерация тетраэдральных сеток для суперкомпьютерного моделирования обтекания аэрокосмических объектов // Выч. Мет. Программирование. 2020. Т. 21. Вып. 4. С. 341–349.
  38. ParaView, https://docs.paraview.org/en/latest/UsersGuide/introduction.html, www.paraview.org
  39. Stamnes J.J., Spjelkavik B. New Method for Computing Eigenfunctions (Mathies functions) for Scattering by Elliptical Cylinders // Pure Appl. Opt. 1995. V. 4. P. 251–262.
  40. Stamnes J.J. Exact Two-dimensional Scattering by Perfectly Reflecting Elliptical Cylinders, Strips and Slits // Pure App. Opt. 1995. V. 4. P. 841–855.
  41. Денисов С.Л., Корольков А.И. Исследование экранирования шума с помощью метода последовательностей максимальной длины в приложении к задачам авиационной акустики // Акуст. журн. 2017. Т. 63. № 4. С. 419–435.
  42. Шанин А.В., Валяев В.Ю. Метод последовательностей максимальной длины в акустическом эксперименте // Акуст. журн. 2011. Т. 57. № 3. С. 420–425.
  43. Шанин А.В., Валяев В.Ю. Дифракционный эксперимент на основе метода MLS а аэроакустике // Третья открытая всероссийская конференция по аэроакустике. Звенигород, 1–3 октября, 2013 г.
  44. Валяев В.Ю., Шанин А.В. Экспериментальная оценка параметров пористого дорожного покрытия // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 6. С. 776–784.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025