Численное моделирование вибраций панели летательного аппарата при воздействии акустических пульсаций давления
Аннотация
вии случайных полей давления, определяемых пристеночными пульсациями в турбулентном пограничном слое при режиме обтекания максимального скоростного напора и пульсациями, вызванными шумом реактивной струи двигателя в момент старта. Предполагается, что шум от реактивной струи двигателя обусловливается акустической продольной бегущей волной вдоль корпуса изделия и акустическим диффузным полем, в частности, возникающим вследствие отражения акустической волны от стартовых сооружений. В качестве тонкостенной конструкции рассматривается обтекаемая панель носовой части изделия, выполненная из композиционных материалов. В состав панели, кроме полотна, входят окружные подкрепляющие ребра с двумя шпангоутами. Приведены математические модели задания внешних воздействий и алгоритмы определения характеристик случайной вибрации при воздействии случайных полей давления. Расчет амплитудно-частотной характеристики системы производится методом суперпозиции форм. Пространственная корреляционная функция пристеночных пульсаций давления в турбулентном пограничном слое определяется согласно выражению Коркоса, в котором коэффициенты затухания пространственной корреляционной функции корректируются согласно модели Ефимцова. Спектральная плотность пристеночных пульсаций давления в турбулентном пограничном слое определяется согласно модели Ефимцова. Уровни акустического воздействия, обусловленного шумом реактивной струи двигателя в момент старта, определялись из расчета задач газовой динамики
и задаются в качестве исходных данных. Представлены спектральные характеристики виброускорений тонкостенной конструкции в зависимости от частоты и их распределение по поверхности исследуемой конструкции в окрестности центральной частоты, на которой наблюдается максимальное нагружение. Предполагается, что рассчитанные уровни нагрузок будут использованы в качестве режимов нагружения при экспериментальной отработке компонентов изделия.
Ключевые слова
Литература
Munin A.G. (Ed.) Aviatsionnaya akustika. Ch. 2. Shum v salonakh passazhirskikh samoletov [Aviation Acoustics. Part 2: Noise in Salons of Passenger Planes]. Moscow, Mechanical engineering,
264 p.
Maestrello L. Measurement and Analysis of the Response Field of Turbulent Boundary Layer Excited Panels. Sound and Vibration, 1965, vol. 2, no. 3, pp. 270–292. DOI: 10.1016/0022-460X(65)90113-6
Efimtsov B.M., Shubin S.E. [Experimental Investigation of Fluctuations and Acoustic Radiation of Plates in the Field of Turbulent of Pressure Oscillations]. Soviet Physics – Acoustics, 1977, vol. 23, no. 4, pp. 584–590. (in Russ.)
Efimtsov B.M., Kudisova L.Y., Lebedev A.A. [Experimental Investigation of Fluctuations and Acoustic Radiation of Plates in the Field of Turbulent Pulsations of Pressure at Supersonic Speeds of
a Stream]. Soviet Physics – Acoustics, 1984, vol. 30, no. 5, pp. 714–715. (in Russ.)
Finnveden S., Birgersson F., Ross U., Kremer T. A Model of Wall Pressure Correlation for Prediction of Turbulence-Induced Vibration. Fluids and Structures, 2005, no. 20, pp. 1127–1143. DOI:10.1016/j.jfluidstructs.2005.05.012
Efimtsov B.M. [Vibration of the Cylindrical Panel in the Field of Turbulent Pulsations of Pressure]. Soviet Physics – Acoustics, 1986, vol. 32, no. 4, pp. 536–538. (in Russ.)
Buvailo L.E. [Application of a Method of Finite Elements for Investigation of Characteristics Vibroacoustics Structures on High Sound Frequencies]. Soviet Physics – Acoustics, 1980, vol. 26, no. 4,
pp. 502–507. (in Russ.)
Birgersson F., Finnveden S., Nilsson C.-M. A Spectral Super Element for Modelling of Plate Vibration. Part 1: General Theory. Sound and Vibration, 2005, no. 287, pp. 297–314. DOI:10.1016/j.jsv.2004.11.012
Birgersson F., Finnveden S. A Spectral Super element for Modelling of Plate vibration. Part 2: Turbulence Excitation. Sound and Vibration, 2005, no. 287, pp. 315–328. DOI: 10.1016/j.jsv.2004.11.011
Hambric S.A., Hwang Y.F., Bonness W.K. Vibrations of Plates with Clamped and Free Edges Excited by Low-Speed Turbulent Boundary Layer Flow. Fluid and Structures, 2004, no. 19, pp. 93–110.
DOI: 10.1016/j.jfluidstructs.2003.09.002
Voskoboinick V.A., Grinchenko V.T., Makarenkov A.P. Correlation Characteristics of a Wall Pressure Fluctuation Field in a Turbulent Boundary Layer Induced by a Longitudinal Flow Along a Flexible Extended Cylinder. Fluid Mechanics, 2003, vol. 30, no. 6, pp. 644–650.
Bendat J.S., Piersol A.G. Random Data. Analysis and Measurement Procedures. New York, John Wiley & Sons, 1986. 500 p. (Russ. ed.: Bendat J.S., Piersol A.G. Prikladnoi analiz sluchainyh
dannyh [The Applied Analysis of a Random Data]. Moscow, Mir, 1989. 540 p.
Vencel E.S., Ovcharov L.A. Teoriya sluchaynykh protsessov i ee inzhenernye prilozheniya [The Theory of Random Processes and it is Engineering Applications]. Moscow, High School, 2000. 384 p.
Newland D.E. An Introduction to Random Vibration and Spectral Analysis. New York, Longman, 1984.
Parlet B. Simmetrichnaya problema sobstvennykh znacheniy. Chislennye metody [Symmetric Problem of Natural Values. Numerical Methods], russian translation: Kh.D. Ikramova, U.A. Kuznetsova. Moscow, Mir, 1983. 382 p.
Efimtsov B.M. [Characteristics of the Field of Turbulent Wall Pressure Fluctuations at Large Reynolds Numbers]. Soviet Physics – Acoustics, 1981, no. 4, pp. 491–497. (in Russ.)
Shlihting G. Teoriya pogranichnogo sloya [The Theory of Boundary Layer]. Moscow, Science, 1969. 742 p.
Corcos G.M. Resolution of Pressure in Turbulence. JASA, 1963, vol. 35, no. 2, pp. 192–199. DOI: http://dx.doi.org/10.1121/1.1918431
Graham W.R. A Comparison of Models for the Wavenumber-Frequency Spectrum of Turbulent Boundary Layer Pressures. Sound and Vibration, 1997, no. 206, pp. 541–565. DOI: 10.1006/jsvi.1997.1114
Rennison D.C., Piersol A.G., Wilby J.F., Wilby E.G. A Review of the Acoustic and Aerodynamic Loads and the Vibration Response of the Space Shuttle Orbiter Vehicle – STS-1 Dynamics Verification
Assessment. BBN, Report 4438 for NASA, Jet Propulsion Laboratory, 1980.
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.