Моделирование BVI-шума двулопастного ротора вертолета

Abstract

Решена задача о генерации BVI-шума двухлопастным винтом ротора вертолета. Математическая модель состоит из двух частей - аэродинамической (с применением системы уравнений Эйлера) и акустической, описываемой замкнутой системой уравнений аэроакустики. Задача решена с использованием численно-аналитического подхода. Изучено взаимное влияние шума наступающей и отступающей лопастей. При определенном сочетании расчетных параметров обнаружена трансформация энергии продольных волновых фронтов в поперечные. Шум наступающей лопасти - плавный и имеет значительно более высокий уровень. Шум отступающей лопасти наиболее изменчив при варьировании углов атаки и постановки лопасти к потоку, что указывает на его вихревую природу характер. В то же время, у наступающей лопасти доминирует шум вращения. Изменения угла атаки, угла постановки лопасти к потоку и числа Маха количественно влияют на общую картину генерации шума.

Розв'язано задачу про генерацію BVI-шуму дволопатевим гвинтом гелікоптера. Математична модель складається з двох частин - аеродинамічної (з використанням рівнянь Ейлера) та акустичної, яка описується замкненою системою рівнянь аероакустики. Задачу розв'язано з використанням чисельно-аналітичного підходу. Вивчено взаємний вплив шуму наступаючої та відступаючої лопатей. При певній комбінації розрахункових параметрів виявлено трансформацію енергії поздовжніх хвильових фронтів у поперечні фронти. Шум наступаючої лопаті - плавний і має значно вищий рівень. Шум відступаючої лопаті найсильніше змінюється при варіюванні кутів атаки й постановки лопаті до потоку, що вказує на його вихорову природу. Водночас, у наступаючої лопаті домінує шум обертання. Зміни кута атаки, кута постановки лопаті до потоку й числа Маха кількісно впливають на загальну картину генерації шуму.

The paper deals with solving the problem of BVI-noise generation by a two-blade rotor. The mathematical model consists of two parts, the aerodynamical one (using the system of the Euler's equations) and the acoustical one governed by a closed system of the equations of aeroacoustics. The problem is solved with the numerical-analytical approach. The mutual influence of the noise from the advanced and departed blades is studied. The transformation of energy of longitudinal waves to that of transversal ones is revealed under certain combinations of the input parameters. The noise of the advanced blade is smooth and has significantly higher level. The noise generated by the departed blade is subjected to the strongest changes when varying the angles of attack and blade position in the rotational plane. This indicates for its vortex nature. At the same time, the rotational noise prevails for the advanced blade. Varying of the angle of attack, angle of the blade position with respect to the flow, and the Mach number quantitatively effects on the general picture of noise generation.