Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Аэроакустика

Цели и задачи

Целью данного курса является знакомство студентов с основами аэроакустики, дисциплины, лежащей на стыке классической акустики и аэродинамики, а также смежных дисциплин, обеспечивающих полноценное научное сопровождение экспериментального и теоретического определения источников шума современного ЛА, разработки новых методов его снижения, проектирования и испытаний звукопоглощающих конструкций. Курс содержит как теоретические основы аэроакустики, так и сведения о методах и средствах экспериментальных исследований.

Разделы

  1. Введение. Вывод основных уравнений идеального газа. Основные представления акустики. Волновое уравнение, граничные условия, функция Грина. Энергия и поток энергии в акустике. Мультипольное разложение.
  2. Излучение и рассеяние звука. Простейшие излучатели: пульсирующая сфера, колеблющаяся сфера. Возможность независимого определения источника при вычислении звукового поля. Представление об акустической аналогии. Источники звука вблизи поверхностей. Отражение мультипольных источников в криволинейной поверхности. Движущиеся источники звука. Эффект Доплера.
  3. Распространение звука в потенциальном неоднородном потоке. Уравнение Блохинцева. Теорема взаимности в произвольном потенциальном потоке газа.
  4. Различные подходы в теории шума турбулентного потока. Акустическая аналогия Лайтхилла. Обобщение уравнения Блохинцева на случай неизоэнтропийных непотенциальных сред: уравнение Блохинцева-Хоу. Акустические аналогии Пауэлла-Хоу, Обермейера-Меринга. Сравнение различных представлений источника в акустических аналогиях.
  5. Две концепции крупномасштабной турбулентности в сдвиговом потоке: отдельные вихри и волны неустойчивости. Эффект Власова-Гиневского для дозвуковых струй. Три компоненты шума сверхзвуковой струи – шум смешения, шум взаимодействия со скачками, тональный шум (screech).
  6. Излучение звука простейшим вихрем. Обратное влияние излучения на поток, акустическая неустойчивость. Интенсификация излучения вихря за счет накачки звукообразующих пульсаций случайным вихревым полем вблизи ядра.
  7. Задача аэродинамической генерации звука вихрями при малых числах Маха как проблема сингулярных возмущений. Теория Кроу. Квадрупольный и октупольный члены излучения. Различие основных представлений источника при вычислении октупольного звука. Сравнение существующих акустических аналогий и анализ их точности.
  8. Представления об излучении звука трехмерным вихрем. Колебания вихревого кольца, представление о сдвиговой неустойчивости осциллятора в непотенциальном потоке.
  9. Экспериментальное исследование шума вихревого кольца. Азимутальная декомпозиция звукового поля. Метод азимутальной декомпозиции и метод бимформинга. Азимутальная декомпозиция шума дозвуковой струи.
  10. Дифракция звука на полуплоскости. Метод Винера-Хопфа. Дифракция звука на полуплоскости при наличии обтекающего потока: кромка крыла и кромка сопла.
  11. Шум сверхзвукового потока и волны неустойчивости. Разложение звукового поля по малому параметру, характеризующему медленность изменения среднего течения. Теория Тама-Мориса.
  12. Экспериментальное исследование шума сверхзвуковой струи. Азимутальная декомпозиция шума сверхзвуковой струи. Диагностика начальных амплитуд волн неустойчивости.
  13. Излучение звука движущимися поверхностями. Геликоидальная система координат. Шум винта и теория Хансона. Шум нагрузки и шум вытеснения. Теория Фокса Вильямса – Хоукингса.
  14. Представление о трех модах движения. Взаимодействие вихревой, энтропийной и акустической мод вблизи границы тела. Распространение звука в цилиндрическом канале. Механизм затухания звука Константинова.

В результате освоения дисциплины «Аэроакустика» студент должен:

Уметь выводить основные уравнения аэроакустики и понимать их физический смысл. Уметь пользоваться аппаратом функций Грина, методом Винера-Хопфа и методом сращиваемых асимптотических разложений в простейших задачах. Понимать физический смысл акустической аналогии и различие между ее различными формами. Знать современное положении дел в проблеме идентификации физических механизмов шумообразования в турбулентных течениях. Знать разновидности современных способов экспериментального исследования шума турбулентных течений и физические принципы, на которых они основаны.

 

Рекомендуемая литература

  1. Мунин А.Г., Кузнецов В.М., Леонтьев Е.А., Аэродинамические источники шума. М.: Машиностроение, 1981.
  2. Гиневский А.С., Власов Е.В., Каравосов Р.К., Акустическое управление турбулентными струями. М.: Физматлит, 2001.
  3. Голдстейн М.Е., Аэроакустика. М.: Машиностроение, 1981.
  4. Crighton D.J. Acoustics as a branch of fluid mechanics // J. Fluid Mech. 1981. V.106. P.261-298.
  5. Lighthill, M.J., “On Sound Generated Aerodynamically:I.General Theory”. Proc. Royal Soc. London, ser. A, Vol. 211, No. 1107, 20 Mar. 1952, pp. 564-587.
  6. Lighthill, M.J., “On Sound Generated Aerodynamically: II. Turbulence as a Source of Sound”, Proc. Royal Soc. London, ser. A, Vol. 222, No. 1148, 23 Feb. 1954, pp.1-32.
  7. Кузнецов В.М., Основы теории шума турбулентных струй. М.: Физматлит, 2008.
  8. Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Колебания вихревого кольца, возникновение в нем турбулентности и генерация звука // УФН. 2000. Т.170. №7. С.713-742.
  9. Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Неустойчивость колеблющегося цилиндра в циркуляционном потоке идеальной жидкости // Известия РАН МЖГ, 2000 (6), с.78-91.
  10. Kopiev V.F., Zaitsev M.Yu., ChernyshevS.A., Ostrikov N.N. Vortex ring input in subsonic jet noise // Int. J. Aeroacoustics. 2007. V.6. N.4. P.375-405.
  11. Копьев В.Ф., Зайцев М.Ю. Механизм излучения звука турбулентностью вблизи твердого тела // МЖГ. 2008. Т.43. №1. С.98-109.
  12. Копьев В.Ф., Зайцев М.Ю., Чернышев С.А., Экспериментальное исследование роли волн неустойчивости в шуме сверхзвуковых струй // МЖГ. 2009. Т.44. №4. С.123?132.
  13. Ffowcs Williams J.E., Hawkings D.L., Sound Generated by Turbulence and Surfaces in Unsteady Motion // Philosophical Transactions of the Royal Society. 1969. A264 (1151). P.321-342.
  14. Нобл Б. Применение метода Винера-Хопфа для решения дифференциальных уравнений в частных производных. М.: ИЛ, 1952.
  15. Найфе А. Введение в методы возмущений. М.: Мир. 1984. 

Дополнительная литература

  1. Aeroacoustics of Flight Vehicles. Theory and practice. ed. H. Hubbard. ASA/AIP. 1991.
  2. Rienstra S.W., Hirschberg A. An Introduction to Acoustics.EindhovenUniversityof Technology, 2008.
  3. Kopiev V.F., Ostrikov N.N., Chernyshev S.A., Elliot J.W. Aeroacoustics of supersonic jet issued from corrugated nozzle: new approach and prospects // Jet Aeroacoustics. ed. G. Raman. Multi-Sci. Pub. Co. LTD. 2008. P.33-65.
  4. Kopiev V.F., Zaitsev M.Yu., ChernyshevS.A., Ostrikov N.N. Vortex ring input in subsonic jet noise // Int. J. Aeroacoustics. 2007. V.6. N.4. P.375-405.
  5. Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. М.: Наука, 1981.
  6. Dowling, A.P., Ffowcs Williams, J.E.,Goldstein,M.E., “Sound production in a moving stream”, Proc. Royal Soc. London, ser. A, Vol. 288, 23 March 1978, pp.321-344.
Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика