Разработка и валидация математических моделей и вычислительных алгоритмов в аэроакустике

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-71-30016

НазваниеРазработка и валидация математических моделей и вычислительных алгоритмов в аэроакустике

Руководитель Копьев Виктор Феликсович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" , Московская обл

Конкурс №53 - Конкурс 2021 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-309 - Турбулентность и гидродинамическая устойчивость

Ключевые слова Аэрокустика, математические модели аэроакустических процессов, шум турбулентной струи, шум взаимодействия струи и крыла, дифракция и экранирование шума, звукопоглощающие конструкции в каналах двигателя, акустические нагрузки и шум в салоне и кабине ЛА, шум вертолетных и самолетных винтов, валидация методов расчета шума, цифровые двойники

Код ГРНТИ87.01.21; 29.27.21; 29.37.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Разработка надежных методов моделирования шума самолета и его элементов представляет собой крайне актуальную задачу. В этих методах остро нуждается авиационная промышленность, поскольку разрабатываемые самолеты обязаны удовлетворять постоянно ужесточающимся международным нормам по шуму. Вместе с тем, дальнейшее снижение авиационного шума требует от разработчиков решения исключительно сложных проблем, находящихся на переднем крае фундаментальной науки и связанных в большой степени со сложностью описания звукоизлучающей части турбулентности. Это делает столь привлекательной идею численного моделирования основных эффектов, таких как генерация шума струей и различными элементами двигателя (включая самолетные и вертолетные винты), численное моделирование дифракционных задач отражения и экранирования, моделирование прохождения шума от турбулентных пульсаций в кабину или салон, моделирование шума взаимодействия струи с элементами планера. Решение этих задач позволяет в том числе поставить задачу численного моделирования аэроакустики летательного аппарата в целом, которое позволило бы напрямую оценивать шум самолета в трех контрольных точках на местности и сравнивать шум самолета с требованиями ИКАО. Таким образом, на сегодняшний день главной и принципиальной задачей аэроакустики является построение адекватных математических моделей отдельных явлений, составляющих проблему шума летательных аппаратов. Другой не менее важной задачей является численное моделирование выделенных частей общей проблемы, часто позволяющее получать принципиально новые результаты, относящиеся к пониманию механизмов излучения звука. Именно поэтому в аэроакустике особую важность приобретает понятие «цифровых двойников», позволяющих численно описывать поведение модели далеко за пределами исходного математического/асимптотического моделирования. Однако, для успеха этих усилий имеется серьезное препятствие. По сравнению с классической аэродинамикой, численное моделирование аэроaкустических задач отличается дополнительной степенью сложности, которая заключается в большом разбросе характерных маcштабов, возникающих в задачах, связанных с генерацией и переносом звука. Поэтому для успешного продвижения этих подходов необходима тщательная валидация полученных численных решений и определение диапазона параметров, в которых данная численная модель адекватно описывает соответствующее явление. Таким образом, возникает комплексная задача, состоящая вообще говоря, из трех обязательных составляющих: (i) построение математической модели и ее аналитическое/асимптотическое решение; (ii) построение численной модели и нахождение ее решение; (iii) валидация полученного численного решения. При этом валидация является неотъемлемым элементом независимо от того, используются ли стандартные промышленные пакеты программ расчета или новые собственные программы, разрабатываемые для решения тех или иных задач. Учитывая огромное значение, которое имеет в настоящий момент и в перспективе цифровизация различных подходов в современной инженерной науке, проблема валидации разработанных программ или промышленных кодов применительно к задачам аэроакустики приобретает особо важное значение и актуальность. В проекте рассматриваются основные задачи аэроакустики, которые на протяжении ряда лет исследуются в лаборатории Аэроакустики ЦАГИ (далее Лаборатория), на базе которой будет реализовываться проект: это шум турбулентных струй, шум взаимодействия струи и крыла, дифракция шума аэроакустических источников на элементах планера самолета, шум обтекания элементов планера (шасси и крыло), аэроакустические нагрузки и прохождение звуковых и псевдозвуковых возмущений от турбулентного пограничного слоя через панель фюзеляжа в салон, проблема распространения звука в каналах двигателя и оптимизации звукопоглощающих конструкций, шум вертолетного и самолетного винтов. Эти задачи объединены единой направленностью и близкими механизмами, отвечающими за аэродинмическую генерацию звука турбулентными потоками. Научная новизна проекта заключается в том, что для каждого направления будет проанализирован существующий или развиваемый математический подход к задаче, дан анализ имеющегося численного инструментария, включающий разработку или доработку используемых численных методов, и проведена исчерпывающая валидация численных подходов, включая полуэмпирические методы. Помимо постановки уникальных экспериментов с использованием экспериментальной базы Лаборатории (заглушенная камера АК-2 ЦАГИ, отнесенная в реестре министерства науки к уникальным научным установкам России, УНУ), для валидации будут использованы данные акустического летного эксперимента, а также имеющиеся в Лаборатории данные крупномасштабных экспериментов, отражающие богатый опыт сотрудников по участию в совместных с зарубежными и отечественными партнерами измерениях шума, создаваемого различными элементами самолета, на самых известных крупномасштабных акустических установках мира (заглушенные камеры DNW NWB и DNW LLF, CARDC FL-17, NTF QinetiQ, DLR AWB, открытый двигательный стенд АО ОДК «Авиадвигатель» ОС-5, открытый вертолетный стенд «Камов»). В результате выполнения проекта будут развиты новые численные инструменты, и проведена их оценка, а также оценка существующих инструментов (включая коммерческие коды), с точки зрения эффективности предсказания шума на местности и в салоне самолета по всем указанным выше направлениям. Результаты работы покажут в том числе, насколько далеко проблема создания «акустического цифрового двойника» самолета или его элементов находится от своего реального достижения. Полученные результаты будут востребованы отечественными КБ, разрабатывающими авиационную технику, в работе которых большое значение имеют вопросы снижения шума.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Копьев В.Ф., Зайцев М.Ю., Копьев В.А. High-speed PIV investigation of the flow created by the model rotor in hover mode Journal of Physics: Conference Series, №2127, 012009 (год публикации - 2021)
10.1088/1742-6596/2127/1/012009

Публикации

1. Денисов С.Л., Остриков Н.Н. ПРИЛОЖЕНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ К ЗАДАЧЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИМПЕДАНСА НА УСТАНОВКЕ «ИНТЕРФЕРОМЕТР С ПОТОКОМ» Математическое моделирование, номер 10, том 34, стр. 3-19 (год публикации - 2022)
10.20948/mm-2022-10-01

2. Демьянолв М.А. МЕТОД ГЕНЕРАЦИИ ЛИНЕЙНОГО ОПЕРАТОРА В ОБРАТНОЙ ЗАДАЧЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ АЭРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ФИЗИКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, том 506, с. 121–126 (год публикации - 2022)
10.31857/S2686740022050078

3. Яковец М.А., Остриков Н.Н. О РАСПРОСТРАНЕНИИ ЗВУКА В КОЛЬЦЕВОМ КАНАЛЕ ПРИ НАЛИЧИИ ПИЛОНА ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ФИЗИКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, том 506, с. 113–120 (год публикации - 2022)
10.31857/S2686740022050121

4. Остриков Н.Н. АСИМПТОТИЧЕСКИЙ МЕТОД УЧЕТА ВЛИЯНИЯ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ПОТОКА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКОВЫХ МОД В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ КАНАЛЕ С ЖЕСТКИМИ СТЕНКАМИ ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ФИЗИКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, том 506, с. 104–112 (год публикации - 2022)
10.31857/S268674002205011X

5. Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Денисов С.Л., Яковец М.А., Ипатов М.С. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИМПЕДАНСА НА РАЗЛИЧНЫХ УСТАНОВКАХ ТИПА “ИНТЕРФЕРОМЕТР С ПОТОКОМ”, ВЫПОЛНЕННОЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ АНАЛИЗА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ, ПОЛУЧЕННЫХ В РАМКАХ ПРОЕКТА IFAR ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ФИЗИКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, том 506, с. 90–103 (год публикации - 2022)
10.31857/S2686740022050108

6. Бычков О.П., Фараносов Г.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УГЛА УСТАНОВКИ КРЫЛА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ РАССЕЯНИЯ БЛИЖНЕГО ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ПОЛЯ ТУРБУЛЕНТНОЙ СТРУИ ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ФИЗИКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, том 506, с. 57–67 (год публикации - 2022)
10.31857/S2686740022050054

7. Зверев А.Я., Черных В.В. ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИЙ САМОЛЕТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ИХ АКУСТИЧЕСКОМ ВОЗБУЖДЕНИИ ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ФИЗИКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, том 506, с. 127–135 (год публикации - 2022)
10.31857/S2686740022050157

8. Копьев В.Ф., Зайцев М.Ю., Величко С.А., Долотовский А.В., Шевяков В.И. ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ШУМА ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НАТУРНОГО САМОЛЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОМИКРОФОННОЙ АНТЕННЫ И АЛГОРИТМОВ БИМФОРМИНГА ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ФИЗИКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, том 506, с. 68–81 (год публикации - 2022)
10.31857/S2686740022050091

9. Солнцев И.А., Карабасов С.А. РАЗРАБОТКА НЕСТРУКТУРИРОВАННОГО КОДА ДЛЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ ЗОН НА ОСНОВЕ МЕТОДА КАБАРЕ С УЛУЧШЕННЫМИ СПЕКТРАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ Математическое моделирование, том 34, номер 7, стр. 73-92 (год публикации - 2022)
10.20948/mm-2022-07-05

10. Лазарев Л.А., Титарев В.А., Голубев А.Ю. ОПТИМИЗАЦИЯ СИЛОВОГО НАБОРА ПОДКРЕПЛЕННОЙ ОБОЛОЧКИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ВИНТА АКУСТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, том 68, № 3, с. 323–329 (год публикации - 2022)
10.31857/S0320791922030078

11. Копьев В.Ф., Чернышев С.А. АНАЛИЗ ВТОРИЧНОГО ЗВУКОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В АКУСТИЧЕСКОЙ АНАЛОГИИ С ОПЕРАТОРОМ РАСПРОСТРАНЕНИЯ, СОДЕРЖАЩИМ ВИХРЕВЫЕ МОДЫ АКУСТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, том 68, № 6, с. 647–669 (год публикации - 2022)
10.31857/S0320791922060065

12. Демьянов М.А. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ АКУСТИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ С ПОМОЩЬЮ МНОГОМИКРОФОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ АКУСТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, том 68, № 6, с. 638–646 (год публикации - 2022)
10.31857/S032079192206003X

13. Чжао Кун, Лян Цзюньбяо, Беляев И.В., Копьев В.Ф., Гарет Беннетт Review of civil airplane landing gear noise study and its control approaches Acta Aeronauticaet Astronautica Sinica, Vol. 43 No.8 (год публикации - 2022)
10.7527/s1000-6893.2022.26996

14. Юдин М. А., Копьев В.Ф., Чернышев С.А. РАЗВИТИЕ НАЧАЛЬНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ ПРИ ОБТЕКАНИИ НЕЗАКРЕПЛЕННОГО ЦИЛИНДРА ЦИРКУЛЯЦИОННЫМ ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ С ПЕРЕМЕННОЙ ЗАВИХРЕННОСТЬЮ ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ФИЗИКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, № 1, том 506, с. 39–46 (год публикации - 2022)
DOI: 10.31857/S2686740022050145

15. Юдин М.А., Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Фараносов Г.А. О ВКЛАДЕ ВОЛН НЕУСТОЙЧИВОСТИ В ПЕРЕМЕЖАЕМОСТЬ ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ ТУРБУЛЕНТНОЙ СТРУИ ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ФИЗИКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, № 1, том 506, с. 31–38 (год публикации - 2022)
10.31857/S2686740022050133

16. Бычков О.П., Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А., Чернышев С. А. О ДВУХ ПОДХОДАХ К МОДЕЛИРОВАНИЮ ШУМА НИЗКОСКОРОСТНЫХ ДОЗВУКОВЫХ СТРУЙ ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ФИЗИКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, №1, том 506, с. 16–25 (год публикации - 2022)
10.31857/S2686740022050042

Публикации

1. Кузнецов С.В., Голубев А.Ю. The Effect of the Step Height on the Wall Pressure Fluctuations near Its Side Edge in the Turbulent Boundary Layer Acoustical Physics, Vol. 69, No. 2, pp. 220–227 (год публикации - 2023)
10.1134/S1063771022060082

2. Солнцев И.А., Карабасов С.А. CABARET on rotating meshes Applied Mathematics and Computation, Volume 446 (год публикации - 2023)
10.1016/j.amc.2023.127871

3. Беляев И.В., Макашов С.Ю., Зайцев М Ю., Юдин В.Г., Потапов А.В. Ground Tests of Rectangular Nozzle with Noise Reduction Devices on Aircraft Acoustical Physics, Vol. 69, No. 2, pp. 242–248 (год публикации - 2023)
10.1134/S1063771023600067

4. Копьев В.Ф., Бычков О.П., Копьев В.А., Фараносов Г.А., Моралев И.А., Казанский П.Н. Active Control of Jet–Wing Interaction Noise Using Plasma Actuators in a Narrow Frequency Band Acoustical Physics, Vol. 69, No. 2, pp. 177–190 (год публикации - 2023)
10.1134/S1063771022600668

5. Бычков О.П., Фараносов Г.А. Validation of a Two-Point Jet–Wing Interaction Noise Model for a Realistic Configuration Acoustical Physics, Vol. 69, No. 2, pp. 146–154 (год публикации - 2023)
10.1134/S106377102260067X

6. Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф., Величко С.А., Беляев И.В. Localization and Ranking of Aircraft Noise Sources in Flight Tests and Comparison with Acoustic Measurements of a Large-Scale Wing Model Acoustical Physics, Vol. 69, No. 2, pp. 165–176 (год публикации - 2023)
10.1134/S1063771023700562

7. Зверев А.Я Comparative Analysis of the Acoustic Characteristics of Composite and Metal Panels Under Sound and Pseudosound Excitation Acoustical Physics, Vol. 69, No. 2, pp. 249–260 (год публикации - 2023)
10.1134/S1063771023700574

8. Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ипатов И.С., Панкратов И.В. Validation of a Method for Determining the Modal Composition of a Tonal Sound Field in a Cylindrical Duct Based on Synchronous Measurements in the Duct and the Far Field in Absence of Flow Acoustical Physics, Vol. 69, No. 2, pp. 216–229 (год публикации - 2023)
10.1134/S1063771023700550

9. Дубинский С.В., Севастьянов Ф.С., Костенко В.М., Денисов С.Л. Impact Damage Influence Investigations on the Composite Skin-Stringer Joint Fatigue Characteristics Under Conditions of Vibroacoustic Loading Acoustical Physics, Vol. 69, No. 2, pp. 270–277 (год публикации - 2023)
10.1134/S1063771023700616

10. Голубев А. Ю., Кузнецов С. В. Пристеночные пульсации давления на поверхности обтекателя в форме полуэллипсоида и в его окрестности ИЗВЕСТИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА, Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 6. С. 75-85. (год публикации - 2023)
10.31857/S1024708423600227

11. Башкатов В.В., Остриков Н.Н. Исследование влияния нелинейного режима работы сотвых ЗПК при высоких уровнях звукового давления на распространение звуковых волн в цилиндрическом канале с потоком. Акустический журнал, № 1, том 70, с. 11–20 (год публикации - 2024)
10.31857/S0320791924010027

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проект направлен на разработку новых моделей источников аэродинамического шума, создание соответствующих им вычислительных алгоритмов и валидацию разработанных вычислительных методов. В рамках такого подхода в проекте рассмотрены восемь направлений аэроакустики, связанных с решением отдельных проблем, относящихся к летательному аппарату в целом. 1. Струя Завершена разработка низкопорядковой модели источников шума турбулентной дозвуковой струи на базе представлений, полученных ранее в теоретических и экспериментальных исследованиях. Определены границы применимости низкоуровневой модели квадрупольных источников звука в ближнем поле струи, где вклад квадрупольных мелкомасштабных источников имеет сравнимую величину с псевдозвуковыми пульсациями от крупномасштабных вихревых возмущений. Проведена валидация модели на базе многомикрофонных акустических измерений с обработкой сигналов с помощью метода азимутальной декомпозиции. Показано, что модель, основанная на представлении о мелкомасштабных пульсациях, как основном источнике шума, наилучшим образом согласуется с данными экспериментов при скоростях струи менее 240 м/с. С помощью разработанного метода LES на базе схемы КАБАРЕ, реализованного на графических ускорителях, выполнено численное моделирование и проведен анализ поля турбулентных пульсаций в струе на базе представлений о звуковых источниках, полученных в теоретических и экспериментальных исследованиях. Завершена валидация разработанного метода и уточнены границы его применимости. Показана корректность моделирования пространственно-временной структуры турбулентных пульсаций дозвуковых струй в численном расчете. Построены двухточечные пространственно-временные корреляционные функции пульсаций (компонент тензора рейнольдсовских напряжений) и оценены характерные временной и пространственный масштабы пульсаций, а также значения конвективной скорости возмущений. 2. Шум взаимодействия струи и крыла Разработанная в работе модель звукового излучения струи, основанная на физических представлениях о структуре излучающей части турбулентности, определяющей модель случайных источников звука, применена к расчету шума взаимодействия струи и крыла и провалидирована в эксперименте. В численном эксперименте с помощью разработанного метода LES на базе схемы КАБАРЕ протестирован метод снижения шума, предложенный на прошлом этапе и заключающийся в организации противофазного рассеяния возмущений ближнего поля струи на специально спрофилированной задней кромке крыла. Показано, что применение модифицированной кромки приводит к снижению шума до 5 дБ в частотной полосе от St~0.2-0.6, что соответствует оценкам по теоретической модели. Таким образом, применяемый численный метод позволяет корректно моделировать не только сам источник шума, но и методы его снижения. 3. Дифракция Проведено обобщение разработанного на предыдущем этапе Метода Конечных Элементов в формулировке Бубнова-Галёркина на случай распространения звука при наличии воздушного потока, описываемого в рамках конвективного уравнения Гельмгольца. Для двумерной и трехмерной задач дифракции звука на плоских экранах выполнен расчёт распространения звука, излучаемого точечными монопольными и дипольными источниками как при наличии воздушного потока, так и при его отсутствии. Для задачи дифракции звука на полосе и на прямоугольном экране с помощью методов Геометрической Теории Дифракции (ГТД) была проведена верификация расчётов с целью выявления структуры звукового поля в ближнем поле в зоне полутени и в зоне глубокой геометрической тени. 4. Шум обтекания На основе результатов опубликованных на настоящий день экспериментальных данных по шуму обтекания механизированного крыла и собственных экспериментальных данных ЦАГИ, была разработана и провалидирована полуэмпирическая модель шума механизированного крыла для широкого диапазона чисел Рейнольдса, включая натурные. Построенная модель позволяет определять шум крыла с точностью 3-5 дБ в широком диапазоне углов отклонения предкрылка и закрылка, в том числе и для малых углов отклонений, что обеспечивает физичный переход к ситуации, когда предкрылок или закрылок отсутствуют. 5. Распространение звука в каналах и ЗПК Разработанная модель излучения звука из канала воздухозаборника при наличии неоднородного потока в канале валидирована в заглушенной камере АК-2 на режиме при котором скорости всасываемого и спутного потока были равны 40 м/с, а максимальное число Гельмгольца равно 14.3. В результате валидации показано, что применение модели позволяет рассчитать диаграмму направленности излученного из канала с звука со среднеквадратичным отклонением 3.6 дБ по всем рассмотренным углам излучения и 1.8 дБ в диапазоне углов 40-80 градусов, представляющих наибольший интерес с практической точки зрения. 6. Шум в салоне Проведены экспериментальные исследования по определению пространственно-временной структуры полей пульсаций давления, формирующиеся в окрестности трехмерных выступающих тел. Обнаружена существенная зависимость интенсивности и пространственного распределения пульсаций давления от высоты препятствия. Построена эмпирическая модель поля пульсаций давления в окрестности трехмерных выступающих тел. 7. Вертолетные винты Реализована модель многолопастного винта на основе кода, решающего уравнения Эйлера на неподвижных криволинейных сетках с помощью схемы Roe-MUSCL. Разработан программный комплекс, основанный на схеме КАБАРЕ и комбинации неподвижных и вращающихся сеток со скользящим интерфейсом между ними (многозонный алгоритм), для оценки шума, генерируемого вращающимся винтом одновинтовой и соосной схем в дальнем поле. Для разработанных программных комплексов проведен ряд верификационных и валидационных расчетов для режимов висения и горизонтального полета для вертолетов соосной и одновинтовой схем. В качестве валидационной базы данных использовалась база данных, созданная совместно с индустриальным партнером по проекту – АО НЦВ «Миль и Камов». Разработан и протестирован на результатах летного эксперимента программный комплекс, позволяющий рассчитывать шум вертолета (одновинтовой и соосной схем) в сертификационных точках в соответствии с Главой 8 Тома I Приложения 16 к Конвенции ИКАО (взлет, пролет, заход на посадку) по входным экспериментальным или полуэмпирическим данным. 8. Самолетные винты Проведена валидация математической модели расчета тонального шума открытого ротора на основе сравнения с результатами расчета тематического открытого ротора с помощью трехмерного нестационарного численного моделирования высокоточным параллельного кода «Гербера» и с результатами экспериментальных измерений проекта ENODISE, собственных испытаний в УНУ «Заглушенная камера с потоком АК-2 ЦАГИ» и в большой заглушенной аэродинамической трубе DNW-LLF. Показано, что разработанная модель с точностью 3-5 дБ описывает тональный шум работы открытого ротора.

Публикации

1. Копьев В.Ф., Казанский П.Н., Копьев В.А., Моралев И.А., Панкратов И.В. Активное управление шумом обтекания полости с помощью вч дбр плазменного актуатора АКУСТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ (год публикации - 2025)

2. Петров А. Г., Копьев В. Ф. Излучение звука сферой с переменной температурой ТРУДЫ МФТИ, Том 15, № 4, стр. 132-138 (год публикации - 2023)

3. Солнцев И.А., Карабасов С.А, Фараносов Г.А., Бычков О.П. A Further Development of the Asynchronous GPU CABARETMethod for Jet-Noise Modelling Supercomputing Frontiers and Innovations, Vol. 11, No. 247, p. 32-47 (год публикации - 2024)
10.14529/jsfi240203

4. Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Фараносов Г.А., Коробов А.А. ВАЛИДАЦИЯ КВАДРУПОЛЬНОЙ МОДЕЛИ ЗВУКОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ТУРБУЛЕНТНОЙ СТРУИ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МНОГОМИКРОФОННЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ АКУСТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2024, № 5, том 70, с. 62–76 (год публикации - 2024)

Возможность практического использования результатов
В рамках проекта созданы математические модели и методы расчета различных источников шума летательных аппаратов, важных для современных и перспективных самолетов и вертолетов, а также проведена подробная валидация этих моделей на установках или экспериментальных результатах, имеющихся в Лаборатории, позволяющая оценивать диапазон корректности применяемых численных методов. Полученные результаты позволят создавать летательные аппараты с низким уровнем шума, что является необходимым условием при разработке современных конкурентоспособных летательных аппаратов