Автореферат (1150756)
Текст из файла
На правах рукописиБАКУЛЕВ Владимир ЛеонидовичСНИЖЕНИЕ ШУМА БЛОЧНОЙ СВЕРХЗВУКОВОЙСТРУИ С ВОЗМОЖНЫМ ДОГОРАНИЕМ ТОПЛИВА ПРИПОМОЩИ ИНЖЕКЦИИ ВОДЫСпециальность 01.02.05 —«Механика жидкости, газа и плазмы»Авторефератдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург — 2016Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:доктор физико-математических наук, профессорМатвеев Сергей КонстантиновичОфициальные оппоненты: Садин Дмитрий Викторовичдоктор технических наук, профессор,Военно-космическая академия им.
А. Ф. Можайского, профессор кафедры контроля качества и испытаний вооружения, военной и специальной техникиЧернышов Михаил Викторовичдоктор технических наук, доцент,Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, заведующий кафедрой «Экстремальные процессы в материалах и взрывобезопасность»Ведущая организация:Балтийскийгосударственныйтехническийуниверситет «Военмех» им. Д. Ф. Устинова(Санкт-Петербург)Защита состоится 23 июня 2016 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.232.30 на базе Санкт-Петербургского государственногоуниверситета по адресу: 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр., 28, математико-механический факультет, ауд.
405.СдиссертациейможноознакомитьсявНаучнойбиблиотекеим. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9инасайтеhttps://disser.spbu.ru/disser/soiskatelyu-uchjonoj-stepeni/dislist/details/14/910.html.Автореферат разослан «»Ученый секретарьдиссертационного советаД 212.232.30, д.ф.-м.н., проф.2016 года.Кустова Е. В.3Общая характеристика работыАктуальность темы.Задачи по изучению космоса требуют непрерывного увеличения мощности двигательных установок ракет космического назначения (РКН), чтонеизбежно приводит к росту аэродинамического шума. Акустическое поле,генерируемое РКН во время старта, вызывает сильные виброакустические напряжения как на корпусе ракеты, так и на стартовых сооружениях, что можетпривести к их усталостному разрушению. Также серьезную опасность вызывает факт совпадения частотного спектра акустического излучения струи соспектром собственных частот агрегатов и приборов РКН, что может привести к резонансу.
В настоящее время проблема снижения акустического воздействия на экипаж РКН является одной из главных проблем пилотируемыхполетов.В экспериментальном направлении за последнее время все большеезначение приобретают вопросы снижения акустического излучения высокоскоростных реактивных струй с помощью инжекции воды в слой смешения.Несмотря на достаточно большую историю развития данного метода, ввидутого, что большинство исследований выполнено экспериментально на мелкомасштабных установках с использованием одиночных струй, а также из-заотсутствия расчетных моделей сложно прогнозировать его эффективность приизменении конфигурации сопел.
Так, РКН тяжелого и сверхтяжелого классовимеют, как правило, блочную компоновку сопел двигательных установок первой ступени, что приводит к изменению характера генерации акустическогополя по сравнению с односопловыми двигательными установками. Исследования особенностей излучения шума блочных сверхзвуковых струй крайнеограничены и имеют в основном экспериментальный характер. Так же современные реактивные двигатели преимущественно работают при коэффициентеизбытка окислителя меньше единицы.
В связи с тем, что в соплах происходитохлаждение продуктов горения, состав продуктов горения постепенно замораживается. Это приводит к тому, что в выхлопной струе может произойти догорание выхлопных газов из-за взаимодействия с атмосферным кислородом,что существенно изменяет газодинамические параметры в струе. Источникишума сверхзвуковых струй, вызванные физико-химическими процессами и, вчастности, догоранием топлива, в настоящее время практически не изучены.Таким образом, решение задач по снижению акустических нагрузокпри старте РКН требует разработки новых технических систем для стартовыхкомплексов.
Это делает актуальным исследование снижения акустическогошума блочной сверхзвуковой струи с возможным догоранием топлива в направлении вверх по течению при помощи инжекции воды в слой смешения.Объектом исследования является блочная сверхзвуковая струя, а предметом исследования — акустический шум блочной сверхзвуковой струи с воз-4можным догоранием топлива, излучающийся в направлении вверх по течению.Целью исследования является снижение акустического шума блочнойсверхзвуковой струи с возможным догоранием топлива, излучающегося в направлении вверх по течению, при помощи инжекции воды в слой смешения.Поставленная цель достигается решением следующих задач:1.
Разработка методики проведения экспериментального исследования влияния инжекции воды в слой смешения блочной сверхзвуковой струи наакустический шум, излучающийся в направлении вверх по течению;2. Разработка методики обработки результатов акустических измерений,позволяющей анализировать динамику акустического излучения в зависимости от изменения параметров струи;3. Экспериментальное исследование влияния геометрических характеристик инжекции воды на акустическое поле блочной сверхзвуковой струи,излучающееся в направлении вверх по течению;4.
Экспериментальное определение источников шума блочных сверхзвуковых струй, связанных с догоранием топлива в слое смешения, разработка математической модели излучения и определение влияния инжекцииводы на акустическое излучение этих источников.Научная новизна работы. Основной научный результат диссертационной работы заключается в разработке нового научно-методического обеспечения, позволяющего снизить акустический шум блочной сверхзвуковой струис возможным догоранием топлива, излучающийся в направлении вверх по течению, при помощи инжекции воды в слой смешения:1.
Разработана методика проведения испытаний, которая позволила определить оптимальные с точки зрения снижения шума углы инжекции воды в слой смешения сверхзвуковой блочной струи. Установлено, что инжекция воды под углом 60 относительно оси струи более эффективна вприсопловой зоне модели РКН, тогда как в головной части наибольшееснижение интенсивности акустического излучения наблюдалось при инжекции воды параллельно оси струи;2. Впервые детально исследовано акустическое поле блочных сверхзвуковых струй с догоранием топлива. Установлено, что догорание топливаможет привести к значительному увеличению интенсивности акустического излучения за счет генерации дискретного тона;3. Впервые разработана математическая модель генерации дискретного тона блочной сверхзвуковой струей с догоранием топлива.5Научная и практическая значимость.
Научная значимость заключается в развитии теории акустического излучения сверхзвуковыми струями. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании системснижения акустических нагрузок для стартовых комплексов перспективныхРКН тяжелого и сверхтяжелого классов.Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью поставленных экспериментов с наличием дублирующих систем измерения, корректностью применяемых методов и средств обработки результатовэкспериментов, а также качественным совпадением с результатами аналогичных исследований других авторов.Основные положения, выносимые на защиту:1.
Результаты экспериментального исследования снижения акустического шума блочной сверхзвуковой струи, излучающегося в направлениивверх по течению, при помощи инжекции воды в слой смешения;2. Результаты экспериментального исследования особенностей акустического поля блочной сверхзвуковой струи с догоранием топлива;3. Математическая модель генерации дискретного тона блочной сверхзвуковой струей с догоранием топлива.Экспериментальные данные, используемые в работе, помимо автораполучены сотрудниками АО «КБСМ» А. М.
Воробьевым, А. Т. Макавеевым, А. Б. Кузнецовым и сотрудниками филиала ФГУП «ЦЭНКИ» — НИИСКА. Б. Бутом, Т. О. Абдурашидовым.Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах: Международнаяконференция по механике «Шестые Поляховские чтения» (Санкт-Петербург,2012 г.); III научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов«Старт в будущее» (Санкт-Петербург, 2013 г.); Научно-технический семинарпо вопросам разработки и создания системы эксплуатации космодрома «Восточный» (Санкт-Петербург, 2013г.); Молодежная конференция «Новые материалы и технологии в ракетно-космической и авиационной технике» (Звездный городок, 2013г.); Х международная научно-техническая конференция«Технические средства противодействия террористическим и криминальнымвзрывам» (Санкт-Петербург, 2014 г.); Международная научно-практическаяконференция «Безопасность космических полетов» (Санкт-Петербург, 2014 г.);Всероссийская научная конференция «Проблемы газовой и волновой динамики и ракетной техники» (Москва, 2014 г.); Международная конференция помеханике «Седьмые Поляховские чтения» (Санкт-Петербург, 2015г.); X всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы обеспечения взрывобезопасности и противодействие терроризму» (Санкт-Петербург, 2015 г.);Общероссийская научно-техническая конференция «Седьмые Уткинские чтения» (Санкт-Петербург, 2015 г.).
Результаты также докладывались на научных6семинарах кафедры гидроаэромеханики Санкт-Петербургского государственного университета.Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 9печатных изданиях [1–9], 3 из которых изданы в журналах, рекомендованныхВАК [1–3]. В работе [2] Воробьеву А. М. принадлежит общее руководствонад экспериментальным исследованием; Макавееву А. Т. и Кузнецову А. Б.принадлежит разработка экспериментальной и двигательной установок; Абдурашидову Т. О.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
