Моделирование нестационарного гидродинамического процесса в протяженной каверне

АО "ОКБМ Африкантов"

В работе приводятся результаты комплексных расчетно-экспериментальных исследований обтекания прямоугольной каверны, являющихся продолжением работы [1]. Цель исследований - отработка подхода по численному моделированию нестационарных процессов, возникающих при обтекании элементов проточной части изделий в интересах использования разработок на универсальных атомных ледоколах.

Обтекание каверны производилось воздушным потоком на дозвуковых величинах скорости (число Маха M < 0,3)  в канале с круглым сечением. 

Анализ результатов расчетно-экспериментальных исследований показал прямую взаимосвязь характерной частоты следования вихревых структур в каверне, с частотами акустических мод, локализованных на участках всасывающего или напорного трубопровода.

В работе проведено сопоставление полученных результатов численных расчетов с результатами исследований, опубликованных в открытых литературных источниках [2,3]. Кроме того, показана удовлетворительная сходимость результатов численных и экспериментальных исследований, а также описаны некоторые проблемы численного моделирования потока при обтекании каверн.

1. Колесникова Е.В., Зайцев Д.К., Смирнов Е.М., Будников А.В., Шмелев Е.И., Маслов М.Г., Акустический резонанс в кольцевой полости с осевым транзитным потоком // Журнал Известия РАН, Механика Жидкости и Газа, 2024г. №4. С. 150-162.

2. Rockwell D. Naudascher.E. Self-Sustaining Oscillations of Flow Past Cavities // Journal of Fluids Engineering, 1978, Vol.100 P. 153-165

3. Rossiter J. E. Wind Tunnel Experiments on the Flow Over Rectangular Cavities at Subsonic and Transonic Speeds // Royal Aircraft Establishment Technical Rept. 64037, 1964.

Михаил Геннадьевич Маслов

• Подробнее...

Численное моделирование методом CFD акустических устройств на примере резонатора Гельмгольца

АО "ОКБМ Африкантов"

Резонатор Гельмгольца - широко распространенное в акустике устройство, позволяющее снижать уровни звукового давления на определенных частотах. В классическом понимании в акустике резонатор Гельмгольца - это сосуд с жесткими стенками, который соединен с внешней средой через отверстие или трубу, называемую горлом.

В настоящей работе исследовалось применение резонатора Гельмгольца для снижения высокочастотных интенсивных колебаний, обусловленных резонансом глухой кольцевой полости, сообщающейся с трубопроводной системой через узкую кольцевую щель. В рассматриваемой работе непосредственно резонанс кольцевой полости возникает от потока воздуха, движущегося по трубопроводу и затекающему через щель в кольцевую полость [1,2].

Для исследований акустических эффектов возбуждения колебаний в кольцевой полости от потока воздуха, а также для анализа эффективности гашения колебаний резонатором Гельмгольца использовался CFD расчет в сжимаемой постановке. На рисунке приведены результаты CFD расчетов в точке мониторинга в рассматриваемой кольцевой полости, демонстрирующие наличие выделенной основной частоты резонанса полости, и иллюстрация размещения резонаторов Гельмгольца для снижения высокочастотных колебаний. Полученные результаты исследований предполагается использовать в универсальных атомных ледоколах.

1.  Игрушкин С.И., Шмелев Е.И., Гантман М.Ю., Куликов Д.А., Маслов М.Г. Исследование автоколебательных процессов возникающих в арматуре // Сборник тезисов Всероссийской конференции молодых ученых-механиков (YSM-2024). 2024г. 

2.  Колесникова Е.В., Зайцев Д.К., Смирнов Е.М., Будников А.В., Шмелев Е.И., Маслов М.Г., Акустический резонанс в кольцевой полости с осевым транзитным потоком // Журнал Известия РАН, Механика Жидкости и Газа, 2024г. №4. С. 150-162

Михаил Юрьевич Гантман

• Подробнее...