РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ СИСТЕМЫ АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВОЛНАМИ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В ТУРБУЛЕНТНЫХ СТРУЯХ
Автор: Олег Павлович Бычков
Соавторы: В.Ф. Копьев, Г.А. Фараносов, С.А. Чернышев
Организация: Центральный Аэрогидродинамический Институт имени Профессора Н.Е. Жуковского
Одним из основных источников шума самолета с реактивными двигателями является турбулентная струя. Интенсивность данного источника шума имеет сильную зависимость от скорости истечения струи. Данный факт помог достигнуть существенного прогресса по снижению шумности данного источника в современных двигателях повышенной степени двухконтурности, в которых скорость струи на фоне увеличенного диаметра сопла снижена. Тем не менее такой подход к данной проблеме носит свои ограничения, что приводит к необходимости поиска новых способов по управлению данным источником шума.
Из всех современных концепций снижения шума турбулентной струи при заданной скорости ее излучения в данной работе рассматривается система активного управления, основанная на непрерывном отслеживании в реальном времени состояния потока и реагировании на его возмущения с подстройкой управляющего воздействия таким образом, чтобы снизить нежелательные возмущения в потоке.
В качестве наиболее подходящего объекта активного управления в работе рассматриваются развивающиеся в слое смешения турбулентных струй крупномасштабные структуры, которые могут быть описаны теоретически с помощью представления о пакетах волн неустойчивости, растущих на начальном участке благодаря неустойчивости Кельвина-Гельмгольца и представляющих собой собственные решения исходных уравнений. Таким образом, подавление амплитуды волн неустойчивости должно напрямую вести к снижению шума высокоскоростных струй, для которых шум смешения все больше определяется данными структурами, но также и к снижению шума взаимодействия струи и крыла, так как в недавних исследованиях (например [1]) было показано, что для струи, установленной вблизи крыла, именно рассеяние пакетов волн неустойчивости на задней кромке крыла приводит к существенному усилению шума низко-, и высокоскоростных струй, поэтому управление волнами неустойчивости можно рассматривать также как универсальный подход к снижению шума конфигурации «струя-крыло».
В работе, являющейся продолжением работ [2, 3], представлены результаты экспериментальной диагностики волн неустойчивости в невозбужденных струях. Кроме того, разработан алгоритм управления волнами неустойчивости в невозбужденных струях, подходящий для использования в экспериментальных исследованиях. Принципиальная реализуемость предлагаемой концепции управления проверена на наборе данных, полученных при измерении ближнего поля невозбужденной струи.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-31-00430.
1.Бычков О.П., Фараносов Г.А. О возможном механизме усиления шума струи вблизи крыла // Акуст. Журн. 2014. Т. 60. № 5. C. 596-610.
2.Беляев И.В., Зайцев М.Ю., Копьев В.А., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А. Акустическое управление волнами неустойчивости в турбулентной струе // Акуст. Журн. 2013. Т. 59. № 1. С. 19-30.
3.Kopiev V.F. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. V. 47. P. 1-18.
