ВВЕДЕНИЕ Предыстория Влияние нестабильности потока на жидкость или газ в замкнутом объеме с отверстием, открытым для статического или движущегося внешнего потока@ или связанных с ним веществ@ изучалось в течение по крайней мере последних 150 лет. Например, Сондхаус в 1854 году (ссылка 1) изучал воздействие струи, падающей на край, вызывающей акустический эффект, известный как краевой тон, связанный с производством звука в органных трубах и других музыкальных инструментах. Тиндалл@ в 1867 году (Ссылка 2)@ изучал влияние звука на устойчивость струй@, а в 1868 году Гельмгольц опубликовал (Ссылка 3) результаты@, среди прочего@ своего анализа собственной частоты замкнутого объема с малая апертура@, впоследствии названная резонатором Гельмгольца. Позже, в 1877 году, лорд Рэлей (Джон Уильям Стратт) опубликовал (ссылка 4) широко используемую книгу по теории звука, включая влияние звука на устойчивость вихревых листов и развитие теории резонансных условий труба с открытым концом. Большая часть работ в ссылках с 1 по 4 послужила основой для последующего развития различных теорий, связанных с аэродинамикой полостей и аэроакустикой. Изучение акустики полости в целом@ и воздействия струи в отношении краевых тонов в частности@ продолжалось устойчивыми темпами в течение следующих 70 лет@ с различными приложениями. Однако@ в конце 1940-х и начале 1950-х годов особая проблема в авиационной промышленности стимулировала ускоряющийся рост исследований в области аэродинамики@ и особенно акустики@, который произошел за последние 50 лет. В то время все больше осознавалось влияние колебаний воздушного потока внутри и вокруг открытых полостей, таких как колесные арки и бомбовые отсеки, на аэродинамику и даже на структурную целостность* таких полостей и их содержимого. Первые работы в этой области проводились в отношении бомбовых отсеков самолетов English Electric Canberra (ссылки 6, 8, 9, 13, 19, 21, 29 и 39) и Boeing B47 (ссылки 10). В то же время, когда в 1950-х и 1960-х годах велась эта работа над конкретным самолетом, также проводился ряд исследований@, в основном в аэродинамической трубе и летные испытания@, включающие более общие исследования нестационарной аэродинамики и шума, возникающего из-за каверн ( например@ Ссылки 7@ 11@ 14-18@ 20@ 22-28 и 30-38). Все эти области исследований обеспечили прочную основу для быстро расширяющейся работы@, как экспериментальной, так и теоретической@, включая вычислительную гидродинамику (CFD)@, начиная с 1970-х годов. Хотя почти все исследования нестационарной аэродинамики и акустики полостей проводились в отношении оружейных отсеков, большая часть полученной информации может быть также применена к отсекам ходовой части или колесным нишам. Однако @ в этом случае обычно возникает меньшая проблема, связанная с неустойчивостью и шумом, возникающими из-за потока внутри таких полостей (хотя сопротивление, очевидно, вызывает беспокойство), @ и большая проблема, связанная с шумом в дальней зоне, создаваемым колесный отсек и удлиненная ходовая часть (например, каталожные номера 44, 48, 49, 51 и 68). Такие соображения выходят за рамки данного элемента данных и более актуальны для работы Комитета по шуму ESDU@, см., например, ESDU 90023 (ссылка 95). Основные проблемы, связанные с использованием полостей прямоугольной формы в плане для перевозки оружия, двояки. (a) Нестационарность потока и возможность автоколебаний, а также вероятность акустических явлений для глубоких и умеренно глубоких полостей с открытым или переходным течением (см. ESDU 00007 ?C, ссылка 97). (b) Трудности со сбросом оружия из неглубоких полостей с закрытым потоком (см. ESDU 00006 ?C, ссылка 96), возникающие из-за сильного восходящего потока в переднем конце полости в сочетании с столь же сильным нисходящим потоком в задней части. Однако течение @ сравнительно устойчиво по сравнению с переходным или открытым течением. Из двух проблемных областей (а) наибольшее количество исследовательских усилий было привлечено не в последнюю очередь потому, что они представляют собой более сложную задачу из-за сложности связанного с ними нестационарного течения. Эффекты неблагоприятного потока в полости, влияющие на ношение и выпуск оружия, могут быть смягчены различными способами, как активными, так и пассивными@, см. Части IIIA–IIID (ссылки 99–102)*. Однако@ для того, чтобы механизм смягчения был эффективным@, необходимо знание природы нестационарного потока@, и основной целью настоящего элемента данных является предоставление широкой информации по этому аспекту. * Возможны акустические пики до 180 дБ, что подразумевает давление около 2 ?? 104 Н/м2 (418 фунт-сила/фут2); даже уровень 160 дБ может привести к повреждению (ссылка 71). * Этот элемент данных образует часть II серии статей о потоках в кавернах. Все детали перечислены в разделе 2.2 части I (ссылка 98).
ESDU 04023 B-2009 История
2009ESDU 04023 B-2009 Аэродинамика и аэроакустика полостей прямоугольной формы. Часть II. Нестационарное течение и аэроакустика.