Электронный журнал «Техническая акустика» ISSN 1819-2408

К. И. Матвеев

Акустическая неустойчивость в камерах с усреднённым потоком и выделением тепла

язык: английский

получена 30.09.2004, опубликована 18.10.2004

Скачать статью (PDF, 200 кб, ZIP), используйте команду браузера "Сохранить объект как..."
Для чтения и распечатки статьи используйте «Adobe Acrobat© Reader» версии 4.0 или выше. Эта программа является бесплатной, ее можно получить на веб-сайте компании Adobe© (http://www.adobe.com/).

АННОТАЦИЯ

Акустическая неустойчивость, возникающая в камерах с потоками постоянной температуры или реагирующими потоками, является важной инженерной проблемой. В работе рассматривается неустойчивость, связанная со сходом вихрей и их столкновениями со структурными элементами камер, что может также сопровождаться выделением тепла. Показан вывод модели уменьшенного порядка, которая включает акустику камеры, взаимодействие вихрей и структуры и нестационарный теплоподвод. При допущении, что акустические источники локализованны в пространстве и времени, применена концепция осциллятора с резкими переходами. Результаты моделирования сравниваются с экспериментами. Обсуждаются возможные применения модели для управления газовыми потоками в камерах.

15 страниц, 8 иллюстраций

Как сослаться на статью: К. И. Матвеев. Акустическая неустойчивость в камерах с усреднённым потоком и выделением тепла. Электронный журнал "Техническая акустика", http://ejta.org, 2004, 14.

ЛИТЕРАТУРА

1 Raushenbakh, B. V. Vibratory Combustion. Fizmatgiz, Moscow, 1961.
2 Harrje, D. T., Reardon, F. H. Liquid propellant rocket combustion instability. NASA SP-194, 1972.
3 Natanzon, M. S. Combustion Instability. Mashinostroenie, Moscow, 1986.
4 Flandro, G. A. Vortex driving mechanism in oscillatory rocket flows. J. Propulsion and Power, 1986, 2, 206–214.
5 Culick, F. E. C. Combustion instabilities in liquid-fuelled propulsion systems – an overview. AGARD-CP-450, 1988.
6 Dotson, K. W., Koshigoe, S., Pace, K. K. Vortex shedding in a large solid rocket motor without inhibitors at the segment interfaces. J. Propulsion and Power, 1997, 13, 197–206.
7 Rossiter, J. E. Wind tunnel experiments on the flow over rectangular cavities at subsonic and transonic speeds. Aeronautical Research Council, Report and Memorandum, No. 3438, 1964.
8 Bruggeman, J. C., Hirschberg, A., van Dongen, M. E. H., Wijnands, A. P. J., Gorter, J. Flow induced pulsations in gas transport systems: analysis of the influence of closed side branches. J. Fluids Eng., 1989, 111, 484–491.
9 Hourigan, K., Welsh, M. C., Thompson, M. C., and Stokes, A. N. Aerodynamic sources of acoustic resonance in a duct with baffles. J. Fluids and Structures, 1990, 4, 345–370.
10 Matveev, K. I., and Culick, F. E. C. A model for combustion instability involving vortex shedding. Combust. Sci. and Tech., 2003, 175, 1059–1083.
11 Matveev, K. I. Reduced-order modeling of vortex-driven excitation of acoustic modes. Acoust. Res. Let. Online. In press.
12 Culick, F. E. C. Nonlinear behavior of acoustic waves in combustion chambers. Acta Astronautica, 1976, 3, 714–757.
13 Howe, M. S. Acoustics of Fluid-Structure Interactions. Cambridge University Press, Cambridge, 1998.
14 Andronov, A. A., Vitt, A. A., and Khaikin, S. E. Theory of Oscillators. Dover Publications, New York, 1987.
15 Landau, L. D., Lifshitz, E. M. Mechanics. Pergamon Press, Oxford, 1996.
16 Clements, R. R. An inviscid model of two-dimensional vortex shedding. J. Fluid Mech., 1973, 57, 321–336.
17 Castro, J. P. Vortex shedding from a ring in oscillatory flow. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn., 1997, 71, 387–398.
18 Huang, X. Y., Weaver, D. S. On the active control of shear layer oscillations across a cavity in the presence of pipeline acoustic resonance. J. Fluids Struct., 1991, 5, 207–219.
19 Smith, D. A. An Experimental Study of Acoustically Excited, Vortex Driven, Combustion Instability within a Rearward Facing Step Combustor. Ph. D. dissertation, Caltech, Pasadena, CA, 1985.
20 Sterling, J. D., Zukoski, E. E. Nonlinear dynamics of laboratory combustor pressure oscillations. Combust. Sci. and Tech., 1991, 77, 225–238.
21 Nelson, P. A., Halliwell, N. A., and Doak, P. E. Fluid dynamics of a flow excited resonance, Part I: experiment. J. Sound Vibr., 1981, 78, 15–38.
22 Mast, T. D., Pierce, A. D. Describing-function theory for flow excitation of resonators.
J. Acoust. Soc. Am., 1995, 97(1), 163–172.
23 Mallick, S., Shock, R., Yakhot, V. Numerical simulation of the excitation of a Helmholtz resonator by a grazing flow. J. Acoust. Soc. Am., 2003, 114(4), 1833–1840.
24 Knoop, P., Culick, F. E. C., Zukoski, E. E. Extension of the stability of motions in a combustion chamber by nonlinear active control based on hysteresis. Combust. Sci. and Tech., 1997, 123, 363–376.

Константин Матвеев защитил диссертацию в Калифорнийском технологическом институте в 2003 году. В настоящее время работает в Национальной лаборатории Лос Аламос. Научные интересы – термо- и нелинейная акустика. e-mail: matveev(at)lanl.gov