ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Воздействие на струю акустических возмущений высших азимутальных Многочастотное акустическое возбуждение струи. Субгармонический резонанс из "Акустическое управление турбулентными струями " Рассмотрим частный случай одночастотного поперечного акустического возбуждения турбулентной струи от двух излучателей, расположенных по обе стороны струи и излучающих звук в фазе и противофазе [2.10,2.40, 2.68]. Основные параметры Re = 2,8 10 , о = 0,6%и2,5%, L = 105-120, Sts = 0-2,5.На рис. 2.46 представлены зависимости угла раскрытия а/а от чисел Струхаля St . Кривые 7 и i соответствуют двустороннему акустическому облучению при сдвиге фаз = О и = 180°. Кривые 2 описывают изменение а/а и для струи при ее одностороннем поперечном акустическом облучении. На рис. 2.47 приведены соответствующие зависимости скорости на оси струи в точке i/d = 8 от Sts. [c.87] Зависимости а/а от чисел Струхаля получены на основе визуальных исследований прямым теневым методом при ео = 0,6%. Соответствующие зависимости u/u от Sts определены на основе измерений скорости на оси струи при бо = и 2,5% (рис. 2.47). Обе эти зависимости могут служить мерой эффективности акустического воздействия. [c.87] Как следует из рис. 2.46, максимальная эффективность низкочастотного воздействия достигается при St = 0,25 и нулевом сдвиге фаз (кривые /), минимальная - при Ау = 180° (кривые 5). [c.87] До сих пор мы рассматривали акустическое возбуждение струи плоскими волнами. Новые возможности управления струями представляет акустическое возбуждение звуком высших азимутальных мод (спиральными волнами). Некоторые результаты такого исследования описаны в работе авторов [2.14]. Экспериментальная установка представляла собой ресивер с хонейкомбом и сеткой, из него через сопло с выходным диаметром d = = 40 мм истекала струя. Воздух в ресивер поступал от компрессора. Звук от четырех динамиков подводился к соплу через цилиндрические трубки к выходному участку сопла в сечении, отстояшем на 30 мм вверх по потоку от плоскости среза сопла. Оси трубок были перпендикулярны оси сопла, шаг трубок в окружном направлении составлял 90°. Выходные отверстия трубок были закрыты мелкоячеистой сеткой заподлицо с внутренней поверхностью сопла. При возбуждении на одной частоте сигналы с различных динамиков могли подаваться в фазе или со сдвигом фаз Аф. При включении двух противоположных динамиков сдвиг фаз мог составлять Аф = О или 180° при включении всех четырех динамиков Аф = О или 90°. Для возбуждения струи применялись громкоговорители мощностью 20 и 150 Вт. Скорость истечения струи uq — 30 - 60 м/с. Re = (1 - 2) 10 , пограничный слой на срезе сопла бьш турбулентным. [c.88] Очень интересны исследования резонансного взаимодействия двух спиральных волн разного знака (-1-п и —п), воздействие которых на струю приводит к изменению крупномасштабных когерентных структур и, как следствие, к искажению формы поперечного сечения струи [2.52]. В цитированной работе представлена библиография соответствующих исследований. Упомянем кратко их итоговые результаты. Эксперименты были проведены при низкочастотном акустическом облучении струи (Sts = 0,66). При этом установлено изменение формы поперечного сечения струи, которая изменяется от круглой в начальном сечении струи до овальной (рис. 2.50 для п = -Ы, -1) в сечении x/d = 4. При п = 2, — 2 изотахи в сечении x/d = 4 принимают почти квадратную форму (рис. 2.51). [c.89] При облучении струи двумя спиральными волнами п = 1, — 1 в зависимости от сдвига фаз между ними (Аф = О, 90°, 180°, 270°) в сечении x/d = 4 изотахи принимают овальную форму, причем угол наклона овалов зависит от значения Аф (рис. 2.52). Наконец, при комбинированном акустическом возбуждении струи плоскими (п = 0) и азимутальными (п = 2) волнами также происходит деформация изотах (рис. 2.53, x/d = 3). [c.89] На рис. 2.54 представлена зависимость tt/u в точке на оси x/d = 8 (кривая ]) от числа Струхаля Sti продольного одночастотного акустического облучения (Sti = 0,2 - 3,5) с уровнем L = 110 - 120 дБ. Там же представлены кривые 2 и 3, соответствующие продольному облучению струи акустическими сигналами двух постоянных частот St2 = 0,38 и Sta = 1,93. При этом в случае двухчастотного возбуждения уровень звукового давления на срезе сопла был равен соответствующему уровню при исходном одночастотном облучении. Как следует из рис. 2.54, такое двухчастотное возбуждение оказывается эффективным только при Sti 1,5. [c.91] Таким образом, регулирование эффекта субгармонического резонанса может быть использовано для управления спариванием вихрей и, как следствие, турбулентным смешением [2.45,2.55,2.58] за счет выбора параметров управления - числа Струхаля, отношения частот (1 /2,1 /4,1 /8), амплитуд сигналов и, наконец, сдвига их фаз. [c.93] При этом собственная частота нестабильности - число Струхаля Ste = = /во/ие = 0,012, уровни возбуждения на основной частоте / и ее субгармонике //2 составили u j/ue = 0,01 и u j /Ug = 0,01 при переменном сдвиге фаз ipin = О - 180°. [c.93] Следует отметить одну особенность рассмотренных выше работ. Она состоит в том, что при двухчастотном акустическом возбуждении турбулентной струи на основной частоте и ее субгармонике удается добиться существенного эффекта управления аэродинамическими характеристиками струи только при низких частотах. Здесь двухчастотное акустическое возбуждение приводит к существенной интенсификации смешения по сравнению с одночастогным возбуждением. Заметное ослабление турбулентного смешения в струе при ее высокочастотном двухчастотном акустическом возбуждении по сравнению с одночастогным возбуждением в рассмотренных работах не было зафиксировано. Ряд экспериментальных исследований такого возбуждения были проведены лишь на участке струи протяженностью X = (О - 0,8)d и I = (О - l,5)d. [c.97] На рис. 2.60 представлены измеренные при отсутствии струи осциллограммы (а) и спектры (б) пульсаций давления вблизи выходной кромки сопла при /1 = 400 Гц и /2 = 800 Гц и /1 = 3000 Гц, /2 = 6000 Гц для сдвигов фаз (fii = О и р2 = 145°. Как следует из приведенных спектров, такое возбуждение можно полагать двухчастотным, так как интенсивность двух основных частот примерно на 25 дБ превышает интенсивность их гармоник. [c.98] О влиянии сдвига фаз при St = 0,4 и 0,8 и St = 3 и 6 St = 3,9 и 7,8 можно судить по рис. 2.61,где представлено отношениеи/и вточкеа / = = 8 на оси струи. Отсюда следует, что сдвиг фаз является существенным параметром только при низких частотах возбуждения (St = 0,4 и 0,8). При двухчастотном высокочастотном возбуждении (St = 3 и 6 Stj = 3,9 и 7,8) изменение сдвига фаз в пределах tp = 0- 360° не оказывает заметного влияния на эффект возбуждения. [c.98] Вернуться к основной статье