Строительные исследования
страница - 0
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ТЕЧЕНИЯ В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ СОПЛА НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ СТРУИ К ВНЕШНИМ АКУСТИЧЕСКИМ КОЛЕБАНИЯМ.
Лебедев Л.Л.(leon@comail.ru)
МФТИ, Исследовательский центр Келдыша
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.
В зависимости от частоты и амплитуды акустических колебаний, воздействующих на струю, наблюдалось как увеличение,
fD
при числе Струхаля, построенного по диаметру струи StD =- 0,3,
U0
так и уменьшение, при Sto ~ 3, интенсивности пульсаций скорости на оси струи, где D - диаметр струи, f - частота внешнего акустического возмущения, U0 - скорость на входе. Далее везде под интенсивностью пульсаций подразумевается отношение среднеквадратичного значения продольных пульсаций к средней скорости на оси потока.
Несмотря на большое количество полученных экспериментальных данных, в вопросе воздействия акустики на струи при турбулентном режиме течения существует некоторая неопределённость. Так в [1] высокочастотный эффект исследовался только при ламинарном режиме течения, в [2] наблюдался при
ламинарном, и не был зафиксирован при турбулентном, в [3,4] был получен как при ламинарном, так и при турбулентном режиме течения.
1. В работе исследовалась зависимость интенсивности пульсаций скорости на оси струи от амплитуды и частоты внешнего акустического облучения при различных режимах течения в пограничном слое трубы.
Экспериментальная установка представляла собой аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью. В выходном сечении получается течение с плоским профилем средней скорости по всему сечению, за исключением тонких пограничных слоёв на стенках сопла. Измерения проводились при скорости на оси трубы 17 м/с. Интенсивность продольных пульсаций скорости на оси не превышала 0,5% от средней скорости. Воздух от вентилятора подавался в успокоительную камеру, схему которой можно найти в работе [5]. После конфузора устанавливался сменный отрезок трубы длиной 100 мм., внутренним диаметром 49 мм., и толщиной стенки 2 мм. В качестве турбулизатора использовалась медная проволока толщиной 0,3 мм., которая вклеивалась во внутреннюю часть трубы на расстоянии 5 мм. до среза.
Измерения проводились с помощью комплекса термоанемометрической аппаратуры DISA 55. Сигнал от датчика термоанемометра поступал на среднеквадратичный вольтметр и через интегратор на вольтметр. Данные скорости и интенсивности пульсаций скорости с помощью аналого-цифрового преобразователя записывались на компьютер.
Для создания акустического поля с контролируемой амплитудой выходного сигнала использовался низкочастотный генератор ГЗ-104 с входом автоматической регулировки уровня
сигнала, с помощью которого он соединялся с шумомером Brael&Kjasr 2209 и образовывал систему с обратной связью. Для измерения звукового давления использовался микрофон конденсаторного типа шумомера Briiel&Kjasr 2209 с линейной амплитудно-частотной характеристикой в рабочем диапазоне частот, который находился на расстоянии порядка D от испытываемой кромки. Сигнал от генератора усиливался на выходе усилителем мощности низкой частоты и поступал на излучатель звуковой частоты, установленный перпендикулярно к оси потока на расстояние около 15см от оси потока. Для подавления внешних шумов и резонансов вся рабочая часть установки помещена в безэховую камеру шириной и высотой 45см. и длиной 1 60см. Уровень шума в лабораторном помещении не превышал 60Дб.
2. Исследование влияния режима течения на чувствительность струи к акустическому возбуждению проводились следующим образом. При заданной амплитуде внешнего акустического возмущения проводились измерения интенсивности пульсаций скорости U( f) в зависимости от частоты облучения при ламинарном режиме течения на стенках трубы. Далее выходной отрезок трубы заменялся на аналогичный с установленным турбулизатором, и проводились измерения U(f) при тех же параметрах акустического поля. Измерения были сделаны для трёх значений амплитуды звукового возбуждения: 1 20, 11 0, 1 00 Дб. Результаты исследований представлены на рис. 1 в виде сглаженных полиномами кривых зависимости U(f). Видно, что турбулизация пограничного слоя сказывается как на низкочастотном эффекте увеличения пульсаций, так и на высокочастотном эффекте ослабления пульсаций скорости. Причём при амплитуде облучения 1 00 Дб эффект замедления
содержание:
[стр.Введение] [стр.1]