Mechanisms of generation and noise sources of supersonic jets and the numerical simulation of their gas dynamic and aeroacoustic characteristics

Abstract

Интерес к разработке моделей и методов, направленных на изучение механизмов генерации шума в струйных течениях, объясняется постоянно ужесточающимися требованиями по шуму, производимому различными промышленными устройствами. Рассматриваются модели, лежащие в основе вычислительной газовой динамики и аэроакустики, а также интегральные методы расчета шума в дальнем поле и особенности численной реализации соответствующих математических моделей. Возможности разработанных средств численного моделирования демонстрируются на примере расчета шума, генерируемого сверхзвуковыми недорасширенными струями. Обсуждается влияние перепада давления на структуру струи, а также распределения газодинамических и акустических характеристик. Представленные средства численного моделирования задач вычислительной газовой динамики и вычислительной аэроакустики представляют собой инструменты решения исследовательских и инженерных задач, а также служат основой разработки новых методов и вычислительных алгоритмов. The interest in the development of models and methods focused on the study of mechanisms of noise generation in jets is explained by tightening requirements imposed on the noise produced by various industrial devices. The models of computational fluid dynamics and aeroacoustics, the integral methods of farfield noise calculation, and the numerical implementation of the corresponding mathematical models are considered. The capabilities of the developed numerical simulation tools are demonstrated by the solution of practical problems related to the noise generation by supersonic underexpanded jets. The effect of the nozzle pressure ratio on the jet structure and the distribution of gasdynamic and acoustic characteristics is discussed. The developed tools for the numerical solution of problems in the computational fluid dynamics and computational aeroacoustics can be considered as the tools for solving various research and engineering problems and as the basis for the development of new methods and numerical algorithms.