Диссертация (1150757), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Вызвано это тем, что инжекция под углом 60 , взаимодействуя с ударноволновой структурой струи, приводит к уменьшению ударно-волнового шума,который направлен преимущественно вверх по потоку, тогда как инжекция подуглом 0 вообще с этим участком струи не взаимодействует. Вторым факторомявляется экранирование акустических волн, излучаемых в дальней области потока, где происходит взаимодействие струи и генерация шума мелкомасштабнойтурбулентностью, кольцевым коллектором.92а.
Микрофон M1б. Микрофон M2в. Микрофон M3г. Микрофон M4д. Микрофон M5е. Микрофон M6Рисунок 3.19: Сравнение глобальных спектров акустической энергии нарежиме работы без догорания: Испытание №1 (), Испытание №2 (),Испытание №3 (), Испытание №4 ().93а. Микрофон M1б. Микрофон M2в. Микрофон M3г. Микрофон M4д. Микрофон M5е.
Микрофон M6Рисунок 3.20: Сравнение глобальных спектров акустической энергии нарежиме работы с догоранием: Испытание №1 (), Испытание №2 (),Испытание №3 (), Испытание №4 ().94Для микрофонов, расположенных на имитаторе корпуса РКН ситуация кардинально отличаются тем, что здесь уже существенный вклад вносит шум мелкомасштабной турбулентности, генерируемый в дальней области потока, тогдакак ударно-волновой шум уже влияет слабо.
Таким образом, инжекция воды подуглом 0 вносит дополнительное снижение в полосе 2000 – 7000 Гц. Важно заметить, что в полосе частот от 50 до 2000 Гц уровни влияния инжекции водыполностью идентичны.Сравнение глобальных спектров акустической энергии на режиме с догоранием топлива, которое представлено на рисунке 3.20, подтверждает тот факт,что главной причиной повышения общего уровня звукового давления являетсядогорание топлива и что его устранение приводит акустический спектр к такомуже виду, как и без догорания. Также стоит заметить, что влияние инжекции водыв полосе частот от 2000 до 50000 Гц такое же, как и при режиме без догораниятоплива.3.4Выводы главы 3В данной главе представлены результаты испытаний по исследованию влияния инжекции воды в слой смешения блочной сверхзвуковой струи на уровеньакустических нагрузок на корпус модели РКН.
Обработка результатов проходилв два этапа. На первом этапе анализировались ОУЗД и результаты скоростнойвидеосъемки для каждого испытания. В результате установлено, что в моментдостижения максимума давления в камере сгорания двигательной установки и сдальнейшим его снижением происходит догоранием недоокисленных компонентов топлива, которое значительно увеличивает ОУЗД на корпусе модели РКН.Для «сухих» испытаний ОУЗД в присопловой зоне мог увеличиться на 15 дБи достигать значения в 171 дБ. В испытаниях с инжекцией воды определено,что подача под углом 0 не приводит к подавлению процесса догорания топлива, в результате чего также происходит увеличение ОУЗД после достижения95максимума давлению в камере сгорания двигательной установки.
В свою очередь инжекция под углом 60 обрывает механизм догорания и как следствиеОУЗД на всем периоде работы двигательной установки практически не меняется. На втором этапе проводился спектральный анализ акустических сигналов.Локальные спектры акустической энергии показали, что догорание топлива провоцирует появление дискретной составляющей, частота которой в «сухих» испытаниях монотонно зависит от давления в камере сгорания двигательной установки.
Таким образом, на режиме работы двигательной установки с догораниемтоплива наиболее эффективным оказалась инжекекция воды под углом 60 , таккак полностью ликвидирует источники шума, вызванные догоранием, тогда какинжекекция воды под углом 0 лишь снижает интенсивность этих источников.По результатам сравнения ОУЗД на режиме работы двигательной установки бездогорания топлива установлено, что наиболее эффективным в присопловой области является инжекция воды под углом 60 , снижая ОУЗД в среднем на 4.7дБ, тогда как подача воды под углом 0 практически не влияло на него.
Однаков головной части модели РКН лучше оказалась подача воды под углом 0 , которое обеспечивало снижение ОУЗД в среднем на 5.5 дБ, а инжекция воды подуглом 60 снижала в среднем на 4.2 дБ. Связано это с тем, что инжекция водыпод углом 0 больше воздействует на мелкомасштабную турбулентность в зоневзаимодействия сверхзвуковых струй, а инжекция воды под углом 60 большевоздействует на ударно-волновую структуру в начальном участке струи.96Глава 4Генерация дискретного тонаВ главе описывается механизм генерации дискретного тона, вызванного догоранием недоокисленных компонентов топлива в слое смешения блочной сверхзвуковой струи и разрабатывается математическая модель этого процесса.4.1Анализ экспериментальных данныхОбработка результатов экспериментального исследования для определениявлияния инжекции воды в слой смешения блочной сверхзвуковой струи на акустический шум, излучающийся в направлении вверх по течению, показал, чтодогорание недоокисленных компонентов топлива в атмосферном кислороде генерирует сильную дискретную составляющую в акустическом спектре.
В результате ОУЗД на головной части модели РКН мог доходить до 159 дБ, а вприсопловой области достигать огромной величины 171 дБ.Анализ скоростной съемки показал, что после достижение максимума давления в камере сгорания двигательной установки начинает происходить догораниетоплива. Так же определено, что догорание происходит вспышками, или колебаниями огненного факела, частота появления которых соответствует частоте дискретного тона в акустических сигналах. На рисунке 4.1 показана раскадровкаразвития одного такого колебания огненного факела для испытания №1. Пред-97а. = 0.8175 сб.
= 0.8195 св. = 0.8215 сРисунок 4.1: Раскадровка развития одного колебания огненного факела виспытании №198а. = 1.210625 сб. = 1.21325 св. = 1.215625 сРисунок 4.2: Раскадровка развития одного колебания огненного факела виспытание №299а. Микрофон M2б. Ударно-волновой датчик BP3в. Ударно-волновой датчик BP3*Рисунок 4.3: Сравнение локальных спектров энергии для участков сигналов сдогоранием топлива для испытание №1100а. Микрофон M2б. Ударно-волновой датчик BP3в. Ударно-волновой датчик BP3*Рисунок 4.4: Сравнение локальных спектров энергии для участков сигналов сдогоранием топлива для испытание №2101ставленная вспышка соответствует частоте дискретного тона = 350 Гц. Дляиспытания №2 такая раскадровка огненного факела, соответствующая частотедискретного тона = 380 Гц, представлена на рисунке 4.2.
Также отмечается, что с уменьшением давления в камере сгорания частота появления вспышекувеличивается.Как отмечалось выше, при появлении дискретного тона происходило сильноеувеличение ОУЗД. Для некоторых случаев осуществлялся выход из диапазонаизмерения, что приводило к обрыву записи. В связи с чем необходимо удостовериться, является ли полученная особенность сигнала физической. Для этого былпроведен вейвлетный анализ для ударно-волновых датчиков, установленных натех же поясах измерения, где и микрофоны. Параметры вейвлетной преобразования для микрофонов и ударно-волновых датчиков полностью идентичны.На рисунках 4.3 и 4.4 показаны локальны спектры энергии для микрофонов иударно-волновых датчиков на первом поясе измерений (у среза сопла) для периода времени работы двигательной установки с догоранием топлива.
Из анализа изображений можно сделать вывод, что дискретный тон также был зарегистрирован и ударно-волновыми датчиками. Однако на этих датчиках амплитуданесколько меньше, чем на микрофонах. Это связано в меньшей чувствительность ударно-волновых датчиков.Важным отличием генерации дискретного тона в «сухих» испытаниях является то, что в испытании №1 излучение происходит сразу после достижениямаксимума давления в камере сгорания двигательной установки, тогда как в испытании №2 догорание происходит с задержкой ≈ 0.5 с.
Такое эффект можносвязать со следующим фактом. Нерасчетность струи , вычисляемая по соотношению:=0 − 1 2 − −1=(1 + ),∞∞2(4.1)102в испытания №1 за все время работы двигательной установки не превышает единицу, то есть является перерасширенной. В испытании №2, давление в камересгорания достигает больших значений, чем в испытании №1, и в момент достижения максимума истекающая струя является недорасширенной. Таким образом,имеется отличие в ударно-волновых конфигурациях струй, что, как отмечено вработе [110] сильно влияет на процесс горения в сверхзвуковой струе.4.2Модель генерации дискретного тонаВ вышеописанных экспериментах генерация дискретного тона напрямуюсвязана с догоранием топлива.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
