Снижение гидродинамических шумов растворами высокомолекулярных полимеров

Abstract

Представлены экспериментальные оценки влияния подачи высокомолекулярных полимеров в турбулентный пограничный слой тела вращения на гидродинамическое сопротивление и шумы. Исследования проведены для турбулентного режима обтекания гидравлически гладкого удлиненного тела, в носовой части которого через кольцевую щель подавались растворы линейно-цепочного полимера (типа полиоксиэтилена). Изучено влияние угла ввода полимерного раствора, скорости обтекания, молекулярной массы и удельного расхода полимера на гидродинамические характеристики тела. Определены оптимальные условия щелевой подачи раствора, обеспечивающие максимальное снижение гидродинамического сопротивления и шумов обтекания. Исследовано воздействие высокомолекулярных полимеров на распределение спектральных уровней шумов вдоль обтекаемой поверхности и по толщине турбулентного пограничного слоя. Обоснован механизм влияния полимеров на структуру турбулентного пограничного слоя и источники шумообразования в рассмотренной системе.

Наведені експериментальні оцінки впливу подачі високомолекулярних полімерів до турбулентного межового шару тіла обертання на гідродинамічний опір і шуми. Дослідження проведено для турбулентного режиму обтікання гідравлічно гладкого видовженого тіла, у носовій частині якого через кільцеву щілину подавалися розчини лінійно-ланцюгового полімеру (типу поліоксиетилену). Вивчено вплив кута введення полімерного розчину, швидкості обтікання, молекулярної маси й питомої витрати полімеру на гідродинамічні характеристики тіла. Знайдено оптимальні умови щілинної подачі високомолекулярного полімеру, які забезпечують максимальне зменшення гідродинамічного опору й шумів обтікання. Досліджена дія високомолекулярних полімерів на розподіл спектральних рівнів шумів вздовж поверхні, що обтікається, і по товщині турбулентного межового шару. Обґрунтовано механізм впливу полімерів на структуру турбулентного межового шару та джерела шумоутворення в розглянутій системі.

The paper deals with estimating experimentally the effect of high-molecular polymer supply to turbulent boundary layer of the body of revolution on its hydrodynamic drag and noise. The study was carried out for a turbulent flow over a hydraulically smooth slender body, in which fore part the solutions of linearly chained polymers (of the polyoxiethylene type) were fed through the ring slot. The effect of the input angle for polymeric solution, flow-around velocity, molecular mass and discharge intensity of the polymer on the body hydrodynamic characteristics are investigated. The optimum conditions have been found for slot feeding of the high-molecular polymer providing the maximal hydrodynamic drag and flow noise reduction. The effect of high-molecular polymers on distribution of noise spectral levels has been studied along the flowed surface, as well as with respect to thickness of the turbulent boundary layer. For the system under consideration, the mechanism of polymer influence on the turbulent boundary layer structure and noise sources has been substantiated.