Бардаханов С.П.   Катасонов М.М.  

Возбуждение мощных акустических колебаний в аэродинамических трубах, возбуждаемых когерентными структурами в следах за плохообтекаемыми телами

Reporter: Бардаханов С.П.

При обтекании затупленного тела в следе модели возникают упорядоченные (когерентные) вихревые структуры.  Данные вихревые возмущения генерируют слабые звуковые колебания, причем частота звуковых колебаний совпадает с частотой схода вихревых возмущений. Если поместить затупленное тело в канал, то образуется пространственная конфигурация, имеющая собственные акустические резонансные частоты, которые определяются ее геометрическими размерами. При совпадении частоты слабых звуковых колебаний, порождаемых вихрями с собственной частотой геометрической системы (модель-канал) происходит резкое резонансное усиление звуковых колебаний, или так называемый аэроакустический резонанс. Исследованию аэроакустического резонанса на простых конфигурациях, содержащих одну плоскую затупленную пластину, помещенную в канал, посвящен целый ряд работ как теоретических (или расчетных) так и экспериментальных. Было показано что вихри сходящие с задней кромки пластины играют важную роль при возникновении аэроакустического резонанса, причем основная акустическая энергия вихрей сосредоточена вблизи задней кромки пластины [1,2]. Как правило, предыдущие исследования проводились на "коротких" пластинах (L/d ≤ 25), где L – длина d - толщина пластины, когда имеет место взаимодействие друг с другом вихрей, сходящих с передней и задней кромок пластины. Практически не исследовалось влияние на аэроакустический резонанс состояния пограничного слоя (ламинарный или турбулентный) Другой слабо изученный фактор – это условия схода вихрей с задней кромки обтекаемого тела. Целью настоящих исследований является изучение аэроакустического резонанса на "длинной" пластине (39 ≤ L/d ≤ 71). Помимо этого, изменялись условия течения вблизи передней и задней кромки пластины с помощью изменения формы кромки (прямоугольная или закругленная).
Исследования выполнены в малотурбулентной аэродинамической установке разомкнутого типа в диапазоне скоростей 5 – 32 м/с. Плоская пластина помещалась горизонтально, посередине, параллельно нижней и верхней стенке рабочей части. Ширина пластины соответствовала ширине рабочей части аэродинамической трубы. Толщина пластины составляла d = 10 мм. Пластина могла иметь как закругленную, так и прямоугольную переднюю/заднюю кромку, а также их комбинации. У пластины с закругленной кромкой радиус закругления составлял 0.5d. Для регистрации вихревых возмущений использовался термоанемометр и однониточный датчик, измеряющий u – компоненту вектора скорости. Акустические возмущения фиксировались микрофоном. Сбор данных и их последующая обработка производилась с помощью персонального компьютера.
Исследование пластин различной длины показало, что происходит появление новых резонансных режимов с одновременным ослаблением интенсивности резонансных звуковых колебаний для предыдущих. Определены границы существования аэроакустического резонанса в исследованных режимах течения. Резонансные режимы для различных конфигураций (комбинация формы передних/задних) кромок хорошо согласуются между собой и соответствуют математической модели, предложенной в работе [3].
Литература
1. B.T.Tan, M.C.Thompson, K.Hourigan Sources of acoustic resonance generated by flow around a long rectangular plate in a duct. // J of Fluids and Structures (2003), No 18, pp. 729–740.
2. R.Parker Resonance Effects in Wake Shedding From Parallel Plates: Calculation of Resonant Frequencies. // J of Sound and Vibration (1967), vol.5, No2, pp. 330-343.
3. S.V.Sukhinin, S.P.Bardakhanov Aeolus tones of plate in a duct. // J of Appl. Mech. And Tech. Physics (1998), vol. 39, No 2, pp. 68–76.


To reports list