Instytut Maszyn Przepływowych im Instytut Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk Wykorzystanie perforowanej ściany do kontrolowania oddziaływania fali uderzeniowej z warstwą przyścienną Piotr Doerffer Oskar Szulc doerffer@imp.gda.pl osmark@imp.gda.pl XVI KRAJOWA KONFERENCJA MECHANIKI PŁYNÓW Waplewo, 20 – 23 września 2004

Plan prezentacji Wprowadzenie – helikopter jako źródło Wysokoprędkościowego Hałasu Impulsowego (High Speed Impulsive noise) Pasywna kontrola fali uderzeniowej Implementacja i walidacja nowego warunku brzegowego w kodzie obliczeniowym SPARC Dysza transoniczna z płaską ścianką Kanał zakrzywiony z lokalnym obszarem naddźwiękowym Podsumowanie 1 XVI KRAJOWA KONFERENCJA MECHANIKI PŁYNÓW Waplewo, 20 – 23 września 2004

1. Wprowadzenie - helikopter jako źródło Wysokoprędkościowego Hałasu Impulsowego Główne źródła hałasu generowanego przez helikopter w locie 2 XVI KRAJOWA KONFERENCJA MECHANIKI PŁYNÓW Waplewo, 20 – 23 września 2004

2. Pasywna kontrola fali uderzeniowej Prawo transpiracji Bohninga/Doerffera: Pasywna kontrola fali uderzeniowej Mh – liczba Macha w otworze dP = P – Pcav - różnica ciśnień pomiędzy przepływem i kawerną P0, T0 – ciśnienie i temperatura spiętrzenia od strony wlotu do otworu Vt – efektywna prędkość transpiracji Saero – porowatość aerodynamiczna płytki A – powierzchnia płytki m – strumień masy porowatość płytek 2 % – 26 % średnica otworów 0.1 mm – 0.3 mm prostopadłe otwory 3 XVI KRAJOWA KONFERENCJA MECHANIKI PŁYNÓW Waplewo, 20 – 23 września 2004

3. Implementacja i walidacja nowego warunku brzegowego w kodzie obliczeniowym SPARC Modele fizyczne: Przepływ 2D, lepki i ściśliwy Równania RANS Model turbulencji Spalarta- Allmarasa Model gazu doskonałego Modele numeryczne: Metoda objętości skończonych Metoda Rungego i Kutty Model dyssypacji numer. SLIP Lokalny krok czasowy Niejawne uśrednianie residuów Metoda wielosiatkowa – Multigrid Obliczenia równoległe MPI Nowy warunek brzegowy perforowanej ściany: Efektywne parametry transpiracji Prawo Bohninga/Doerffera Porowatość aerodynamiczna Pasywna kontrola fali uderzeniow. Strefa buforowa 4 XVI KRAJOWA KONFERENCJA MECHANIKI PŁYNÓW Waplewo, 20 – 23 września 2004

4. Dysza transoniczna z płaską ścianką Siatka obliczeniowa Płytka: długość l = 70 mm grubość d = 1 mm porowatość p = 5.67 % liczba Macha M = 1.35 Brak kontroli Pasywna kontrola Prędkość transpiracji 5 XVI KRAJOWA KONFERENCJA MECHANIKI PŁYNÓW Waplewo, 20 – 23 września 2004

4. Dysza transoniczna z płaską ścianką Rozkład ciśnienia brak kontroli Profile prędkości brak kontroli Rozkład ciśnienia pasywna kontrola Profile prędkości pasywna kontrola 6 XVI KRAJOWA KONFERENCJA MECHANIKI PŁYNÓW Waplewo, 20 – 23 września 2004

5. Kanał zakrzywiony z lokalnym obszarem naddźwiękowym Siatka obliczeniowa Płytka: długość l = 72 mm, grubość d = 1.5 mm, porowatość p = 8.2 %, liczba Macha M = 1.26 Rozkład ciśnienia 1 cm ponad płytką Izolinie gęstości, brak kontroli Izolinie gęstości, pasywna kontrola 7 XVI KRAJOWA KONFERENCJA MECHANIKI PŁYNÓW Waplewo, 20 – 23 września 2004

6. Podsumowanie i bibliografia Wysokoprędkościowy Hałas Impulsowy T. L. Sterling, J. Salmon, Magagnato F. : "Kappa" - Karlsruhe parallel program for aerodynamics. TASK Quarterly. Volume 2, No. 2, Gdańsk, 1998 s. 215-270. Doerffer P., Bohning R. : Modelling of perforated plate aerodynamics performance. Aerospace Science and Technology. Volume 4, 2000 s. 525-534 Bur R., Delery J., Corbel B., Soulevant D., Soares R. : A basic experimental investigation of passive control applied to transonic interaction. Aerospace Science and Technology. Volume 1, 1998 s. 61-73 Braun W. : Experimentelle Untersuchung der turbulenten Stoß-Grenzschicht-Weschselwirkung mit passiver Beeinflussung. Karlsruhe, 1990. Stanewsky E., Delery J., Fulker J., Geißler W. : EUROSHOCK: drag reduction by passive shock control; results of the project EUROSHOCK, AER 2-CT92-0049 supported by the European Union 1993-1995. Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg, 1997 8 XVI KRAJOWA KONFERENCJA MECHANIKI PŁYNÓW Waplewo, 20 – 23 września 2004