|
|
-<
*
СЕ О
охраняете я, взаимодействуя с безвихревым изэнтро-ттппным осн. потоком. На основании ур-ния (*) можно получить в общем виде выражение для определения звукового давления. Однако лрактич. применение его ограничено вследствие сложности решения, поэтому в А, пользуются упрощающими предположениями и аналогиями.
Для турбулентных струй применяется аналогия Лантхилла, согласно к-ро╦ значения энтропии и плотности струи считаются постоянными и равными значениям этих величин в окружающей среде, а также считается, что излучение звука стру╦й происходит в неподвижную среду; обратное воздействие излуч╦нного звука на поток при этом не учитывается. В этом случае ур-шш (*) принимает вид;
д-о Л20
ох
.
160
где тензор напряжения T;j≈pnui iij, prt и с$ ≈ плотность и скорость звука в невозмущ╦шюй среде. Т. о., согласно аналогии Лайтхилла турбулентный поток вызывает такие флуктуации плотности и давления, к-рыи образуются и стационарной среде под действием напряжений Т1//. Предположения, лежащие в основе теории Лайтхилла, справедливы при малых числах Л/ потока (М ≈ Ма.са число). При больших числах Л/ становятся существенными эффекты рефракции и рассеяния звука, вызванные влиянием скорости потока в струе, и аналогия Лантхилла неприменима. Для дозвуковых турбулентных струй Лаптхнлл установил лод-твержд╦ыный впоследствии экспериментально «закон восьмой степени» зависимости мощности шума от скорости истечения струи. И результате для турбулентной струи оказалось возможным найти спектр шума, создаваемого всей струей и е╦ отд. участками, расположенными на разл. расстояниях от начала истечения. Турбулентная струя созда╦т широкополосный, практически сплошной шум; максимум звуковой мощности наблюдается при Струхаля числе £Л=//)/!'≈0,3 (где D и v ≈ диаметр и скорость струи в нач. сеченлн на выходе из трубы, сопла, / ≈ характерная частота звуковых колебании). Вблизи выходного сопла излучается высокочастотным шум, вдали ≈ низкочастотный. Оси. часть звуковой мощности (≈-80%) генерируется участком струи длиной, равной 10 диаметрам струи на выходе из сопла. При сверхзвуковых скоростях истечения в слектре шума струн отч╦тливо проявляются дискретные составляющие, обусловленные скачками уплотнения с струе и колебаниями всей струи.
Несмотря на то, что акустич. энергия струп составляет всего 0,1% и╦ кинктпч. энергии, с ростом мощности источников шума {реактивные и ракетные двигатели само.-ц'тои и ракет), шум, создаваемый струями, достигает высоких уровней, и поэтому разрабатываются эфф. меры но снижению шума выхлопных струи, как активные, так и пассивные. Активные ≈ предусматривают воздействие на процесс турбулентного перемешивания струи с окружающей средой с целью интенсификации перемешивания и уменьшения градиента ср. скорости, т. е. снижения шума в источнике, пассивные ≈ предназначены для снижения уже образовавшегося шума с иомощыо звукопоглощающих конструкции и материалов и установки преград на путл распространения звука.
Для воздушных винтов используется подход Гутина, в к-ром действие движущихся лопастен на окружающую среду заменяется моделью источников н виде элементарных сил давления, распредел╦нных по лопасти, п моделью источников, обусловленных вытесненном среды телом лопасти. Спектр шума винта имеет гармоннч. составляющие, частота к-рых пропорциональна произведению числа лопастей на число оборотов винта; в спектре также присутствуют составляющие широкополосного шума обтекания лопасти и дискретные составляющие, обусловленные вытеснением объ╦ма среды лопастью. Шум других лопаточных машин (компрес-
сор, вентилятор, турбина) аналогичен шуму винта, однако в спектре их снижается доля дискретных составляющих и возрастает роль вихревого шума обтекания, что обусловлено увеличением числа лопастей (лопаток) и скоростью вращения машины. Б ряде случаев скорость обтекания достигает скорости звука и даже становится больше ее, что приводит к возрастанию вихревого шума и появлению звуковых колебаний, связанных с появлением ударных волн. Польшуш роль в образовании шума многоступенчатых лопаточных машин играют нестационарные аэродинамич. нагрузки на лоласти, обусловленные влиянием азродшгампч. следа от лопастей предыдущего аппарата. Снижение шума таких источников достигается в результате уменьшения окружной скорости, увеличения расстояния между направляющим аппаратом и рабочим колесом, увеличения числа и ширины лопастей у воздушного винта и т. д.
Значит, ышмание в А. уделяется вопросам распространения звука в канале с лмпедансными стенками (см. Импеданс акустический), что обусловлено необходимостью создания глушителей шума, обеспечивающих снижение шума по пути его распространения. Решение ур-ния (*) позволяет для известного в нач. сечении канала звукового поля подобрать импеданс степок, обеспечивающий макс, снижение шума в выбранном диапазоне частот. Выбор характеристик импеданса определяется уровнем звукового давления в канале, скоростью потока и параметрами пограничного слоя па стенке. Наличие газового потока в канале, движущегося в направлении распространения звуковой волны, приводит к снижению затухания в области низких частот и увеличению его в области высоких по сравнению с затуханием в канале без потока. При распространении звука против потока затухание увеличивается на низких частотах и уменьшается на высоких.
Лит.: Г у г и н Л. Я., О явуксшом поле вращающегося воздушного винта, «ЖТФ», HWi," -j. fi, с. 899; Б л о х и н-цсв Д. И., Акустика неоднородной движущейся среды, 2 ияд., М,, 1981; арогидромеханичгсний шум в технике, пер. с англ., М., 1980; Г о л д с т t' ii » М. Е,, Аэроакустина, Шф. с англ., М., 1981; М у н и н А, Г., К у а и е п о в В. M.t Л с о к т ь е и Е. А., Аэродинамические источники шума, М., Н»81: Авиационная акустик?, ч. 1≈2, М., 1986; Light-h i I 1 M. J.t On sound <r<.wrat('d aerodymimically. I≈II, «Proc. Roy. Soc, Scr. A», l(J5iI, v. 211, ,V 1107, p. 564: 1&54, v. 222, M« 1148, p. 1. А. Г.
АЭРОДИНАМИКА (от греч. аег
воздух и
dyna-
mis ≈ сила) ≈ раздел <-идроаэро.чеханики, в к-ром изучаются законы движения воздушной (более общо ≈ газообразной) среды и ее" силового взаимодействия с движущимися в ней тв╦рдыми телами, гл. обр. близкими по форме к используемым в авиации (крыло» удлин╦нное тело вращения н т. п.) и в ракетно-кссмич, тс-х-нике (корпус ракеты, спускаемый аппарат п т. п.), Кроме собственно Л. как общего раздела гпдроапро-механвки, развились е╦ иек-рыо спои,, прикладные области. Так, изучение движения самолета в целом составило содержание А. самолета, а отд. вопросы, потребовавшие углубл╦нного рассмотрения движении самол╦та и др. летат. аппаратов и их устойчивости, привели к появлению самостоят, отрасли ≈ динамики полета в атмосфере. Широкая область иеавнац. применении А. получила наименование промышленной А. К пей обычно относят теорию л расчет воздуходувок, ветровых двигателей, струпных аппаратов (напр., эжекторов) и др.
Обширную область совр. прикладной А. составляет А. лопаточных машин ≈ насосов, компрессоров, тур-они и А. реактивных двигателей. Изучение движения тел в сильно разреженной атмосфере (на больших высотах) вызнало появление нового раздела А.≈ динамики разреженных газов. Интенсивное- изучение вопросов до- и сверхзвуковых движений воздуха и вообще газов привело к развитию самостоят, раздела гидроаэромеханики ≈ газовой динамики. В А. как простолшгий е╦ раздел входит аэростатика.
")
}
