Розрахунок акустики в Ansys CFX
Принцип та порядок розрахунку у програмі ANSYS CFX. Визначення аеродинамічних характеристик профілю. Особливості моделі розрахунку обертання лопаті. Розрахунок на звук для лопатей: без законцювання, із законцюванням типу лінглету, горизонтальним законцюванням.
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
У складі випромінюваного несучим гвинтом шуму розрізняють вихровий (або широкосмуговий) шум, шум обертання лопатей і бавовни лопатей. Хоча різницю між цими складовими менш велике, як це спочатку здається, така класифікація корисна уявлення результатів.
Створення малошумного і ефективного гвинта дуже серйозна проблема, оскільки ці дві ознаки зазвичай стоять нарізно один одному. Для розробки таких гвинтів необхідно використовувати нові матеріали або конструкторські ідеї.
1.Теоретичне обґрунтування звуку
Вихровий, або широкосмуговий, шум являє собою високочастотний свистячий звук, частоти та амплітуди якого модульовані періодичним сигналом, що має частоту проходження лопатей. Цей шум має випадковий характер і пов'язаний із випадковими змінами навантажень на лопатях. Енергія такого шуму розподілена по значній частині спектру чутних частот, яка длянесучого гвинта займає приблизно від 150 до 1000 Гц з максимумом близько 300 - 400 Гц. (Слід зазначити що діапазон чутності для людини становить 100-20000 Гц з максимумом сприйняття на частоті 1000 Гц) Вихровий шум гвинта, що несе, викликаний в основному випадковими змінами підйомної сили внаслідок проходження лопаті в турбулентному сліді. Особливу роль у його створенні відіграють кінцеві вихори. Серед інших джерел вихрового шуму можна назвати зміну сил на лопаті внаслідок поперечних вихорів, що сходять з задньої кромки, турбулентності набігаючого потоку, а також відриву і турбулентності прикордонного шару. (Зазначимо, що сама назва «вихровий шум» відображає початкову концепцію його зв'язку з доріжкою поперечних вихорів, подібною до утвореної, при обтіканні циліндра. Максимум інтенсивності шуму обертання потрапляє на дуже низькі частоти, так що кілька низьких гармонік можуть взагалі не потрапляти в чутний діапазон. Таким чином, якщо шум обертання переважає, то це не найнеприємніший для сприйняття випадок.
Малюнок 1.1 - Спектр шуму несучого гвинта
Шум обертання визначається суто періодичною зміною акустичного тиску, створюваного періодичною силовою дією лопатей на повітря. Спектр такого шуму складається з дискретних ліній частот, кратних частоті NQ проходження лопатей. Шум обертання переважає в низькочастотній частині спектру і у разі несучого гвинта відповідає частотам від неприйнятних. Шум обертання може викликати вібрації конструкцій вертольота та втомні ушкодження. Крім того, низькочастотний шум добре поширюється в атмосфері, тоді як високі гармоніки швидше загасають по віддаленні від вертольота. Тому на великих відстанях від вертольотабавовни лопатей і шум обертання несучого гвинта мають найбільше значення. Вертоліт зазвичай виявляється акустично по шуму обертання несучого гвинта.
Шум вимірюється у спеціальних одиницях - децибелах (дБ), що визначаються співвідношенням
Логарифмічна шкала використовується тому, що вона краще відображає відмінності в порядках величин звукових сигналів та властивості слуху реагувати на шум пропорційно до логарифму його потужності. Інтенсивність потоку акустичної енергії у заданій точці поля визначається величиною
дер- обурення тиску, а - швидкість обуреного руху середовища. Миттєве значення є енергією, що випромінюється на одиницю площі. У дальньому полі обурені швидкість та тиск пов'язані співвідношенням так що інтенсивність потоку енергії визначається виразом
де - Швидкість звуку, - Середнє значення щільності повітря, - Середнє квадратичне значення звукового тиску. Таким чином, інтенсивність акустичного випромінювання визначається за величиною середнього квадратичного тиску. Органи слуху та конструкція літального апарату реагують на відхилення величини тиску від атмосферного. Тому шум характеризують рівнем звукового тискуSPL(Sound Pressure Level), що вимірюється в децибелах по відношенню до еталонного тискуSPL=20lg.
За еталонний тиск зазвичай приймають. Таким чином, криву спектральної густини середнього квадратичного тиску можна розглядати як закон частотного розподілу звукової енергії.