Чисельне моделювання BVI-шуму дволопатевого ротора гелікоптера сінусоідальної форми
Анотація
Як відомо, у природному середовищі усі форми живих істот вдосконалювались на протязі тисячоліть. Тому машинам, повітряним суднам намагаються надати таку форму, що наближує їх до живих істот. За останній час лопаті гелікоптера моделюють наближено до форми пташиного крила. В даній роботі поставлено та чисельно розв'язано модельну задачу генерації BVI-шуму дволопатевим ротором гелікоптера синусоїдальної форми вздовж за розмахом лопаті. Загальна задача скаладається з аеродинамічної та акустичної частин. Спочатку розв'язується задача аеродинаміки: взаємодія лопаті з завихреним потоком, що набігає на неї з нескінченості. Цей потік крім перерозподілу аеродинамічних змінних (тиску та швидкості) спричиняє генерацію звуку (акустична задача) аєродинамічного походження. У роботі використано раніше запропоновану автором, та перевірену модель виділення звуку із нестаціонарного неоднорідного потоку. Виконано розрахунок характеристик ближнього та дальнього звукових полів. Проведено порівняльний аналіз отриманих даних для дволопатевого ротора з лопатями прямокутної форми, та ротора синусоїдальної форми. Для ротора синусоїдальної форми у більшості розрахункових випадків шум на 3-5 Дб нижче, ніж у ротора з лопатями прямокутної форми. Розрахункові дані вказують на те, що ротор з лопатями сінусоїдальної форми у більшості розрахункових ситуацій менш шумний, ніж ротор з лопатями прямокутної форми. Це відбувається тому, що зігнутість лопаті сприяє більш рівномірному перерозподілу енергії звукоутворення потоку, що набігає, вздовж усієї лопаті. З'являються нові поперечні хвильові фронти. Дані розрахунку також кажують про те, що основними чинниками, які впливають на процес звукоутворення, є форма лопаті вздовж розмаху та ступень її зігнутості. Інтерференційна картина вказує на складний нелінійний характер шуму, що генерується. У спектрі його активуються більш високі частоти. Варіація форми лопаті вздовж за розмахом дозволяє вплинути на характер та рівень BVI-шуму.
Завантаження
Посилання
K.H. Chung, C. Hwang, Y. Park, W. Jeon, D.J. Lee, Numerical predictions of rotorcraft unsteady air-loadings and BVI-noise by using a time-marching free-wake and acoustic analogy, 31-th European Rotorcraft Forum Firenze, Italy, 2005, p. 33.1-33.8.
F. Farassat and M.K. Myers, Extension of Kirchhoff's Formula to Radiation from Moving Surfases, Journal of Sound and Vibration.-1988.- 123, N.3.-p. 451-461.
P.V. Lukianov, Unsteady propagation of small disturbances from a thing wing: the near and far field, Acoustic buletin.-2009.- 12, 3.-P. 41-55.
Keneth Brenter, S. Jones, E. Henry, Noise Predictions for Maneuvering Rotorcraft, 6-th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. Lahaina, Hawaii, 2000. p. 1-12.
Seungmin Lee, Eunkuk Son, Soogab Lee, Effect of Rotor Slade Deflections on Blade-Vortex Interaction Noise Prediction,Inter-noise, Osaka, Japan, September 2011, p. 4-11.
Alesandro Anobile, Alleviation of Rotorcraft BVI Noise and Vibrations through Control Algorithms Based on Efficient Aeroelastic/Aeroacoustic Formulations, PhD. Thesis. Rome, June, 2015. p. 126.
Renato F. Miotto, and William Wolf, R. Santana, D. Leonardo, Leading-Edge Noise Prediction of General Airfoil Profiles with Spanwise-Varing Inflow Conditions, AIAA Journal.-2018.- 562, 5.-P. 1711-1716.
Sugiura Masahiko, Tanabe Yasutada, Sugawara Hideaki, Development of a Hybrid Method of CFD and Prescribed Wake Mopdel for Helicopter BVI Noise Prediction, AHS 69-th Annual Forum, Phoenix, Arizona, May 21-23.-2013.-
Van der. Wall, G. Berend, Christoph Kessler, Yves Delreu, Philippe Beumier, Marc Gervais, Jean-Francois Hirsch, Kurt Pensel, Pascal Crozier, From Aeroacoustics Basic Research to a Modern Low-Noise Rotor Blade, AHS Journal.-2017- 62, 4.-P. 1-16.
Joel Feineman, Sudarshan Koushik, Fredrich Schmitz, Effect of loading-Edge Serrations on Helicopter Blade-Vortex Interaction Noise, AHS Journal.-2017.- 62, 3.-P. 1-11.
Sudarshan Koushik, Fredrich H. Schmitz, An Experimental and Theoretical Study of Blade-Vortex Interaction Noise, AHS Journal.-2013.- 58, 3.-P. 1-11.
P. Zehnerk, F. Falissard, X. Gloerfelt, Aeroacoustic Study of the interaction of a Rotating Blade with a Bathchelor Vortex, AIAA Journal.-2018.- 56, 2.-P. 629-647.
P.V. Lukianov, Sound generation by Taylor and Scully Vortexes and the the Blade of the Varing Cross Section, "Naukovy Visty" - Research Bulletin of National Technical University of Ukraine "Kyiv PolYtechnical Institute".-2014.- 96, 4.-P. 139-145.
P.V.Lukianov, The effect of blade tip truncation type on the BVI-noise level, Acoustic bulletin.-2015.- 17, 2.-P. 23-37.
P.V.Lukianov, Modeling the BVI-nise of two-blade helicopter rotor, Acoustic bulletin.-2015.- 17, 1.-P. 48-60.
P.V.Lukianov, On one numerical-analytical approach of a problem on sound generation by a thin wing. Part II. A sachematic of application to non-stationary problems, Acoustic bulletin.-2012.- 15, 3.-P. 45-52.
Цитування
BVI-noise generation by wing-shaped helicopter blade
(2020) V. N. Karazin Kharkiv National University. Ser. Mathematics, Applied Mathematics and Mechanics
Crossref
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. (Attribution-Noncommercial-No Derivative Works licence).
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
