9.2. Подавление автоколебаний при высокочастотном акустическом возбуждении слоя смешения

9.2.1. На рис. 9.1. представлено изменение интенсивности продольных пульсаций скорости в зависимости от скорости потока на оси рабочей части трубы в точке для четырех аэродинамических труб с диаметрами при расположении электродинамического излучателя в обратном канале. При этом число Струхаля акустического облучения с частотой составило Из следует, что такое облучение приводит к практически полному подавлению автоколебаний. Более подробные данные (рис. 9.2) представлены для аэродинамической трубы с диаметром сопла Следует отметить, что радиальные пульсации остаются практически неизменными как при наличии, так и при отсутствии автоколебаний.

В указанных четырех трубах начальный пограничный слой на срезе сопла был ламинарным для малой трубы (формпараметр ), переходным и турбулентным для больших труб . Профили скорости в пограничном слое выходного сечения сопла практически не изменялись при акустическом возбуждении; незначительными были также изменения профилей продольных пульсаций скорости.

При таком способе возбуждения электрическая мощность, потребляемая излучателем звука, всегда меньше 0,1% мощности привода трубы. Акустическая мощность излучения еще меньше, так как использованных громкоговорителей составляет

Исследование статистических характеристик турбулентности потока в рабочей части трубы показало, что при высокочастотном акустическом возбуждении происходит резкое снижение пульсаций скорости на автоколебательных режимах (в 2-12 раз) и некоторое их снижение на неавтоколебательных режимах. При этом достигается заметное снижение шума в

Рис. 9.1. (см. скан) а- Аэродинамическая труба замкнутого типа с открытой рабочей частью; Зависимости интенсивности продольных пульсаций скорости от скорости потока в аэродинамических трубах при наличии и отсутствии акустического возбуждения;

помещении рабочей части - в ближнем поле струи

Измерения коэффициентов пространственной корреляции пульсаций скорости в сечении рабочей части показали, что при установлении автоколебаний в ядре потока в рабочей части распространяется плоская гидродинамическая волна, т.е. близко к единице. При подавлении автоколебаний указанный коэффициент корреляции уменьшается, при их генерации - увеличивается (рис. 9.3). На рис. 9.3 показана также зависимость пространственного коэффициентов корреляции пульсаций скорости

(кликните для просмотра скана)

в рабочей части на оси трубы и пульсаций давления в обратном канале на автоколебательном режиме и при акустическом подавлении автоколебаний на частоте

На рис. 9.4 представлены спектры пульсаций скорости и давления в рабочей части трубы с диаметром сопла для скорости в точке при отсутствии и наличии высокочастотного облучения и 4,26). Мы видим как меняются спектры при подавлении автоколебаний. В то же время спектр пульсаций давления на частоте возбуждения имеет значительный пик. При облучении потока на автоколебательных режимах вклад в пульсации скорости возбуждения на частоте возбуждения несуществен, однако он оказывается значительным на неавтоколебательных режимах.

Подавление автоколебаний при высокочастотном возбуждении реализуется после того как амплитуда пульсаций давления, создаваемых внешним акустическим полем, становится сравнимой с амплитудой пульсаций давления при автоколебаниях потока. Поэтому внешнее акустическое облучение целесообразно включать до выхода на установившийся режим, а еще лучше - до возникновения автоколебаний. Например, звуковое облучение включается при малой скорости, после чего скорость потока можно увеличить. Этот прием использовался для больших труб и когда мощность излучателя была недостаточной.

9.2.2. Рассмотрим теперь второй способ воздействия на струю путем реализации вдува-отсоса через узкую щель вблизи среза сопла (рис. 9.5,а). На рис. приведены зависимости интенсивности продольных пульсаций скорости на автоколебательном режиме в точке от числа Струхаля определенного по частоте возбуждения Здесь представлены также данные для случая, когда динамик расположен в обратном канале, причем 1 соответствует исходному значению при отсутствии возбуждения, 2 - при возбуждении струи излучателем, расположенным в форкамере трубы (электрическая мощность излучателя и 4 - при периодическом вдуве-отсосе через щель в стенке сопла (электрическая мощность соответственно - Обращает на себя внимание различный характер зависимостей соответствующих 2 и 3,4. Так, если для случая 2 высокочастотное воздействие носит резонансный характер, то для случаев 3 и 4 этого нет, кривые носят плавный характер. На рис. 9.5,в показаны также осциллограммы пульсаций продольной скорости в точке при наличии автоколебаний и при их подавлении.

Зависимости интенсивности продольных пульсаций скорости потока и в рабочей части трубы при и 1,0 при наличии и отсутствии высокочастотного возбуждения представлены на рис. 9.6. Здесь же приведены зависимости уровня шума вне рабочей части в точке при наличии и отсутствии акустического возбуждения.

Было также изучено влияние загромождения рабочей части трубы на эффективность звукового облучения потока, приводящего к подавлению автоколебаний.

(кликните для просмотра скана)

Рис. 9.4. Спектры пульсаций скорости и давления в рабочей части трубы при наличии и отсутствии возбуждения на автоколебательном и неавтоколебательном режимах

Для этого в рабочей части двух труб диаметром выходного сечения сопла помещались поперечно обтекаемые цилиндры различных диаметров и длин. Оказалось, что при изменении степени загромождения рабочей части от 1,5 до 6,5% положение по скорости автоколебательных режимов течения и интенсивность автоколебаний несколько изменяется. Вместе с тем, высокочастотное акустическое облучение подавляет автоколебания при указанных степенях загромождения.