Влияние формы кромки сопла на акустическую чувствительность струй

• Автор: Лебедев, Леонид Леонидович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 85 с. : ил

Содержание.
1. Введение. Обзор литературы.
2. Техника и методика эксперимента.
2.1 Малотурбулентная аэродинамическая труба МАТ-2.
2.2 Системы измерений.
2.3 Описание форм кромок.
2.4 Турбулизация течения в пограничном слое трубы и определение точки перехода к турбулентности.
3. Влияние акустики на основные характеристики струи.
3.1 Воздействие акустики на струю при ламинарном режиме течения в пограничном слое сопла.
3.2 Влияние режима течения в пограничном слое трубы на чувствительность струи к внешним акустическим колебаниям.
4. Влияние формы кромки на акустическую чувствительность
струи.
5. Основные результаты и выводы.
Литература.

1. Введение. Обзор литературы.
В различных технических устройствах необходимо знание характеристик потока на начальном участке струи. Построение модели течения на начальном участке струи требует знания различных факторов, влияющих на течение в данном случае. Одним из таких факторов являются акустические колебания, источником которых может быть как сам поток, так и внешние источники. Непонимание процессов и исключение акустических эффектов из модели течения может приводить к серьёзным погрешностям в расчётах.
Влияние акустики на струйные течения и пламена было отмечено более ста лет назад. Согласно Рэлею [1], к самым ранним наблюдениям таких эффектов можно отнести наблюдения Леконта [2], который заметил прыжки пламени горелки в ответ на определённые ноты виолончели.
Впервые эти явления были собраны и систематизированы в ’’Теории звука” Релея, включившей в себя как фундаментальные труды исследователей того времени, так и труды самого Рэлея. В ’’Теории звука” описаны основные качественные особенности явления чувствительности дозвуковых струй и пламя к акустическому возбуждению:
“Следуя Тиндалю, происхождение чувствительности следует, несомненно, искать в неустойчивости, сопровождающей вихревое движение”.
“Тиндаль показал, что чувствительным местом является основание пламени. Звук подводимый по трубке, не эффективен,

если он подаётся к пламени несколько выше, а также, если он подходит к горелке ниже места, откуда выходит пламя.”
Тиндалю мы также обязаны доказательством того, что эти явления не зависят от физико-химического состава газа или пламени.
“Такие же по существу явления получаются в случае, когда струя газа - углекислоты, водорода, или даже воздуха - вытекает из отверстия под соответствующим давлением”.
“Поведение чувствительной струи не зависит от частиц дыма, роль которых состоит только в том, чтобы сделать эффекты более легко видимыми”.
Также Рэлей провёл ряд опытов, передвигая горелку вдоль стоячих звуковых волн, получаемых от резонаторов, и обнаружил, что эти эффекты возникают только от пульсаций скорости и не зависят от пульсаций давления.
“На основании аналогии с капиллярными струями, - аналогии, которая распространялась многими писавшими по этому вопросу, -пламя должно было бы возбуждаться, когда отверстие находится в узле, где давление изменяется сильнее всего, и оставаться индифферентным в пучности, где давление вовсе не изменяется. Нетрудно было экспериментально показать, что фактически происходит как раз обратное”.
В литературе неоднократно отмечалось влияние акустики на пограничный слой и струйные течения [3 - 12]. Это связано с тем, что в последнее время идёт активный поиск методов активного и пассивного управления характеристиками аэродинамических струйных течений.
В [3] высказано предположение, что поскольку турбулентный пограничный слой и, в частности, турбулентные струйные течения

далее пересчитывались в А{/) и £/'(/) соответственно, как описано в

Для создания акустического поля использовался низкочастотный генератор 14 (ГЗ-104), работающий в режиме автоматической развёртки частоты, с входом автоматической регулировки уровня сигнала, с помощью которого он соединялся с шумомером 11 (ВшеІ&Кіазг 2209) и образовывал систему с обратной связью. Данная схема обеспечивала разброс амплитуды звукового воздействия в 1 Дб при значении в 120 До. Для измерения звукового давления использовался микрофон 10 конденсаторного типа шумомера Вше1&К)агг 2209 с линейной амплитудно-частотной характеристикой в рабочем диапазоне частот, который находился на расстоянии порядка Б от испытываемой кромки.
Сигнал от генератора усиливался на выходе усилителем мощности низкой частоты 13 и поступал на излучатель звуковой частоты 12 (50-ГРД-Ш-8), установленный перпендикулярно к оси потока на расстояние около ЗБ от оси потока.
Данные частоты генератора при помощи автоматической развёртки непрерывно записывались на компьютер. Одновременно записывались показания среднеквадратичного вольтметра и шумомера. Амплитуда звукового возмущения была постоянна и равна 120Д6. Скорость течения на оси струи также была постоянна и равна 17 м/с.
Из графика видно, что максимум эффекта увеличения интенсивности пульсаций достигается при 5Д»0,29(1 ООНг), максимум эффекта понижения интенсивности пульсаций скорости достигается при 5Д «2,6(900Нх). Эксперименты проводились и при