doi:
УДК: 534.21 : 534.612

ВАЛИДАЦИЯ И ВЕРИФИКАЦИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НА ЗАДАЧЕ ОБТЕКАНИЯ КРУГЛОГО ЦИЛИНДРА

Тряскин Н. В., Ливеринова М. А.
Язык статьи: русский

Аннотация

Разработка и совершенствование численных методов для расчета турбулентного шума является актуальной задачей, которая решает ряд важных вопросов: оптимизация конструкций с целью снижения шума и акустического загрязнения, определение уровней звукового давления с помощью математического эксперимента, техническая реализация которого более экономична, чем физический эксперимент. Настоящая работа направлена на проведение валидации и верификации акустической модели на задаче обтекания круглого цилиндра. В работе приведен обзор литературы, посвященной изучению гидродинамического шума. Задача решается методом осреднения уравнений Навье-Стокса и методом крупных вихрей для сжимаемой и несжимаемой сред. На начальном этапе определено сеточно-независимое решение по коэффициенту сопротивления для цилиндра, отработаны начальные и граничные условия. Для пересчета акустических характеристик из ближнего поля в дальнее использованы метод Фокс Вильямся-Хокингса для трех контрольных поверхностей и аналогия Керла. В основной части работы построены и проанализированы спектры уровней звукового давления для всех рассмотренных случаев. Полученные результаты сравниваются с экспериментальными данными. В заключении сформулированы основные выводы по проделанной работе, отмечено хорошее согласование полученных результатов с экспериментом. Ключевые слова: CFD, численное моделирование, RANS, LES, акустические анало-гии, аналогия Кёрла, метод Фокс Вильямса-Хокингса, обтекание цилиндра,гидродинамический шум

Список литературы

1. V. Strouhal, Über eine besondere Art der Tonerregung, Annalen Phys. Chem. (Leipzig) 3(5), 216–251, (1878).
2. J.W.S. Rayleigh, Aeolian tones, Phil. Mag., 29, 434–444, (1915).
3. Гутин Л.Я. О звуковом поле вращающегося винта // ЖТФ, т.6, вып.5,1936.
4. Блохинцев Д. И. Акустика неоднородной движущейся среды. – 1946. – 220 с.: ил.
5. M.J. Lighthill, On sound generated aerodynamically. II. Turbulence as a source of sound, Proc. Roy. Soc., A. 222, 1–32, (1954).
6. M.J. Lighthill, On sound generated aerodynamically: 1. General theory, Proc. Roy. Soc., A 211, 564–578, (1952).
7. M.C. Jacob, J. Boudet, D. Casalino, M. Michard, A rod-airfoil experiment as benchmark for broadband noise modelling, J. Theoret. Comput. Fluid Dyn., 19(3), 171-196, (2005).
8. Крашенинников С. Ю., Миронов А. К. О свойствах течения в турбулентной струе и экспериментальном определении положения источников звука. Ученые записки ЦАГИ, том x1 2012 № 4 УДК 532.522.2; 534.83.
9. Крашенинников С. Ю., Миронов А. К. Определение положения источников звука в турбулентной струе по результатам акустических и термоанемометрических измерений / Москва. Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова, 2011 г.
10. E.Sjoberg. Implementation of Aeroacoustic Methods in OpenFOAM.
11. B.Greschner, F.Thiele, D.Casalino, M.C.Jacob. Inuence of turbulence modeling on the broadbandnoise simulation for complex ows.
12. Andrey Epikhin, Ilya Evdokimov, Matvey Kraposhin, Michael Kalugin, Sergei Strhak. Development of a Dynamic Library for computational aeroacoustics applications using the OpenFOAM Open Source Package. 4th International Young Scientists Conference on Com-putational Science. Procedia Computer Science, v66, 2015, p.150-157.
13. Павловский В.А., Никущенко Д.В. Вычислительная гидродинамика. Теоретические основы: Учебное пособие. – СПб.: Издательство Лань, 2018.
14. Ткаченко И.В. Современные методы решения задач гидродинамики: учеб. пособие.– СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2014. – 59 с.
15. Али Рами, Тряскин Н.В. Влияние параметров турбулентности на характеристики переходного режима течения при обтекании профиля NACA 0012. Морские интеллектуальные технологии, Т.2, № 3 (45), 2019, с. 39-44.
16. Ливеринова М.А., Тряскин Н.В. Численное моделирование движения профиля над экраном и определение его аэродинамических характеристик. Морские интеллектуальные технологии, № 1-2 (51), 2021, с. 44-50.
17. Revell, J.D., Prydz, R.A., Hays, A.P. Experimental Study of Airframe Noise vs Drag Rela-tionship for Circular Cylinders. Lockheed-California Co. 1 R 28074, 25 Feb., 1977.