Расчетное исследование влияния клокинга (clocking) на тональный шум первых двух подпорных ступеней турбореактивного двухконтурного двигателя

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования влияния клокинга — взаимного смещения в окружном направлении рабочих колес или направляющих аппаратов — на тональный шум первых двух подпорных ступеней компрессора низкого давления двухконтурного турбореактивного двигателя. Проведены расчеты как для различных взаимных положений рабочих колес, так и для различных взаимных положений направляющих аппаратов. Расчетная модель включала в себя рабочее колесо вентилятора и две подпорные ступени с входным направляющим аппаратом. Ступени имели одинаковые числа лопаток в рабочих колесах и направляющих аппаратах. Была поставлена задача получить мощность излучения и диаграммы направленности для наиболее интенсивных тонов на режиме c относительной частотой вращения вала 58%. Исследование выполнено с использованием метода расчета тонального шума многоступенчатых турбомашин в частотной области. Данный метод позволяет моделировать изменение взаимного положения венцов без манипуляций с расчетной сеткой. Результаты расчета демонстрируют, что мощность излучения из воздухозаборника при изменении взаимного положения рабочих колес может меняться на 4 дБ. Мощность излучения из воздухозаборника при изменении взаимного положения спрямляющих аппаратов в целом не меняется, однако для отдельных азимутальных мод может меняться более чем на 5 дБ. Статья подготовлена по материалам доклада на 10-й российской конференции “Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике”, 16–21 сентября 2024 г., г. Светлогорск Калининградской области, http://ceaa.imamod.ru/.

Об авторах

А. А. Россихин

ФАУ “ЦИАМ им. П. И. Баранова”

Email: arss77ya@yandex.ru
Москва, 111116 Россия

В. И. Милешин

ФАУ “ЦИАМ им. П. И. Баранова”

Автор, ответственный за переписку.
Email: arss77ya@yandex.ru
Москва, 111116 Россия

Список литературы

  1. Broszat D., Korte D., Tapken U., Moser M. Validation of turbine noise prediction tools with acoustic rig measurements // Proc. of 15th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Miami, Florida, 11–13 May 2009. AIAA 2009-3283.
  2. Agarwal N.K., Ganz U.W., Premo J.W. Compressor Noise Contribution To Inlet Noise // Proc. of 10th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Manchester, UK, May10–12, 2004. AIAA 2004-2913.
  3. Khaletskiy Y., Mileshin V. Experimental Study Of 700-mm Fan Model Noise At CIAM Anechoic Chamber // ASME Turbo Expo 2013, San Antonio, Texas, USA, June 3–7, 2013. Art. No. GT2013-94454.
  4. Saren V.E., Savin N.M., Smirnov S.A., Krupa V.G., Yudin V.A. Hydrodynamic interaction of axial turbomachine cascades // J.Engineering Mathematics. 2000. V. 55. P. 9–39.
  5. Милешин В.И., Марков С.А., Кожемяко П.Г., Савин Н.М. Экспериментальный анализ клокинг-эффекта роторов и статоров на примере модельного высоконагруженного двухступенчатого компрессора // Авиационные двигатели. 2018. № 1. С. 19–30.
  6. Milidonid K., Semlitch B. Hynes T. The effect of clocking on compressor noise generation // AIAA J. 2018. V. 56. No 11. P. 4225–4231.
  7. Mileshin V., Orekhov I., Pankov S. Numerical And Experimental Investigations of Single-Flow and Bypass-Flow Fans // Int. Conf. Fan 2012, Senlis, France, April 18–20, 2012. Paper 039.
  8. Verdon J.M. Linearized Unsteady Aerodynamic Analysis of the Acoustic Response to Wake/Blade-Row Interaction. NASA/CR–2001-210713, 2001.
  9. Муравейко А.С. Расчетное исследование газодинамических и аэроакустических характеристик вентилятора // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 4. С. 446–452.
  10. Pinelli L., Poli F., Marconcini M., Arnone A., Spano E., and Torzo D. Validation of a d linearized method for turbomachinery tone noise analysis // ASME Turbo Expo 2011, Vancouver, British Columbia, Canada, June 6–10, 2011. Art. No. GT2011-45886.
  11. Frey C., Ashcroft G., Kersken H., Voigt C. A Harmonic Balance Technique For Multistage Turbomachinery Applications // ASME Turbo Expo, 2014, Düsseldorf, Germany, June 16-20, 2014. Art. No. GT2014-25230.
  12. Rossikhin A.A., Pankov S.V., Mileshin V.I. Numerical Investigation of The First Booster Stage Tone Noise of a High Bypass Ratio Turbofan // ASME Turbo Expo 2016, Seoul, South Korea, June 13–17, 2016. Art. No. GT2016-57352.
  13. Osipov A.A., Rossikhin A.A. Calculation method for unsteady aerodynamic blade row interaction in a multistage turbomachine // TsAGI Science J. 2014. V. 45(3–4). P. 255–271.
  14. Россихин А.А., Панков С.В., Милешин В.И. Расчетно-экспериментальное исследование тонального шума первой подпорной ступени ТРДД для различных режимов работы // Авиационные двигатели. 2020. № 4(9). С. 19–32.
  15. Россихин А.А., Панков С.В., Милешин В.И. Расчетно-экспериментальное исследование тонального шума первой подпорной ступени ТРДД // Авиационные двигатели. 2023. № 1(18). С. 47–55.
  16. Rossikhin A.A., Pankov S.V., Mileshin V.I. Numerical investigation of the low pressure compressor tone noise of a high bypass ratio turbofan // ASME Turbo Expo 2020, London, United Kingdom, 22–26, 2020. Art. No. GT2020-14897.
  17. Nyukhtikiv M., Brailko I., Mileshin V., Pankov S. Computational and Experimental Investigation of Unsteady and Acoustic Characteristics of Counter–Rotating Fans // Proc. of 2004 ASME Heat Transfer / Fluids engineering Summer Conference, Charlotte, North Carolina USA, July 11–15, 2004. Art. No. HT-FED2004-56435.
  18. Nyukhtikov M.A., Rossikhin A.A., Sgadlev V.V., Brailko I.A. Numerical Method for Turbo-Machinery Tonal Noise Generation and Radiation Simulation Using CAA Approach // Proc. of ASME Turbo Expo 2008: Power for Land, Sea and Air, GT2008, Berlin, Germany June 9–13, 2008. Art. No. GT2008-51182.
  19. Tam C.K.W., Webb J.C. Dispersion-Relation-Preserving Schemes for Computational Acoustics // J. Computational Physics. 1993. V. 107. P. 262–281.
  20. Allampalli V., Hixon R., Nallasamy M., Sawyer S.D. High-accuracy large-step explicit Runge–Kutta (HALE-RK) schemes for computational aeroacoustics // J. Computational Physics. 2009. V. 228. P. 3837–3850.
  21. Giles M.B. Nonreflecting Boundary Conditions for Euler Equation Calculations // AIAA J. 1990. V. 28. No 12. P. 2050–2058.
  22. Hall K.C., Thomas J.P., Clark W.S. Computation of Unsteady Nonlinear Flows in Cascades Using a Harmonic Balance Technique // AIAA J. 2002. V. 40. No 5. P. 879–886.
  23. Hirsch Ch. Numerical Computation of Internal and External Flows. V. 2. John Wiley & Sons, 1990.
  24. Menter F. Two-equation eddy viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA J. 1994. V. 32. P. 1299–1310.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025