Верещагина Т.Н., Кудряева Ю.В., Михеев А.С.
Резонаторы Гельмгольца широко используются в различных системах шумопоглощения, в том числе для снижения шума двигателей. Резонатор Гельмгольца является также одной из составных частей устройств, использующих термоакустический эффект: двигателей, холодильников и тепловых насосов, которые в настоящее время активно разрабатываются и выводятся на рынок. При проектировании термоакустических устройств широко используется программа DeltaEC. С целью освоения этой программы авторами ранее была создана расчетная модель, позволяющая рассчитать акустические характеристики системы, состоящей из двух резонаторов Гельмгольца, связанных отверстием в общей диафрагме. Сопоставление рассчитанных резонансных кривых давления с полученными ранее экспериментальными данными показало хорошее согласие. Это позволило сделать вывод об адекватности расчетной модели и о достоверности полученных в результате расчетов.
В настоящей статье рассмотрены распределения амплитуды колебаний давления и расхода воздуха по высоте экспериментальной модели, полученные в результате расчетов. Приведены результаты расчетов резонансных кривых для расхода и колебательной скорости воздуха в отверстии диафрагмы. Показано, что резонансная амплитуда колебательной скорости воздуха в отверстии не зависит от его диаметра. Получена линейная зависимость квадрата резонансной амплитуды скорости от амплитуды колебаний поршня. Приведено объяснение полученных результатов.
1. Быков А.И. Исследования акустических характеристик резонаторов Гельмгольца в системах снижения шума. Дисс. канд. техн. наук. Москва, 2021. 156 с.
2. Федотов Е.С., Пальчиковский В.В. Исследование работы разонатора Гельмгольца в волноводе прямоугольного сечения. Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2014, № 38, с. 107–126.
3. Радин Д.В., Макарьянц Г.М., Зубрилин И.А. Методика проектирования гасителя пульсаций давления резонансного типа для камер сгорания ГТД на основе метода динамических аналогий. Cб. докл. Межд. научно-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития двигателестроения». Самара, 2021, с. 142–143.
4. Gusling D.L., Copeland G.S., at all. Comustion System Damping Augmenttion with Helmgoltz Resonators. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2000, vol. 122(2), pp. 269–274.
5. Горин С.В., Куклин М.В. Особенности применения резонаторов Гельмгольца в трубопроводных системах морских судов. Морской вестник, 2012, № 1 (41), с. 18–19.
6. Комкин А.И., Миронов М.А., Быков А.И. Поглощение звука резонатором Гельмгольца. Акустический журнал, 2017, т. 63, № 4, с. 356–363.
7. Комкин А.И. Особенности снижения шума в канале резонатором Гельмгольца. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2011, № 1, c. 38–42.
8. Канев Н.Г. О максимальном поглощении звука резонатором Гельмгольца в помещении на низких частотах. Акустический журнал, 2018, т. 64, № 6, с. 752–755.
9. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Усанов А.И. Виброшумовая диагностика ВВЭР. М.: Энергоатомиздат, 2004. 344 с.
10. Проскуряков К.Н. Цифровая акустическая модель водо-водяного энергетического реактора. Теплоэнергетика, 2021, № 9, c. 14–20.
11. Проскуряков К.Н., Аникеев А.В., Афшар И. Верификация цифровой акустической модели реактора в пусковом и номинальном режимах АЭС С ВВЭР. Теплоэнергетика, 2021, № 11, c. 35–42.
12. Верещагина Т.Н., Михеев А.С., Кудряева Ю.В. Термоакустический эффект и его применение. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2021, № 2, с. 127–138.
13. Komkin A., Bykov A., Mironov M.A. Experimental study of nonlinear acoustic impedance of circular orifices. The Journal of the Acoustical Society of America, 2020, vol. 148(3) pp. 1391–1403. DOI: 10.1121/10.0001940.
14. Нестеров С.В., Акуленко Л.Д., Байдулов В.Г. Собственные колебания акустического резонатора с локальной перегородкой. ДАН, 2016, т. 470, № 3, с. 279–282.
15. Акуленко Л.Д., Нестеров С.В. Квазилинейные колебания резонатора Гельмгольца. ДАН, 2003, т. 393, № 1, с. 42–46.
16. Дубень А.П., Козубская Т.К. и др. Исследования акустического течения в горле резонатора Акустический журнал, 2012, т. 58, № 1, с. 80–92.
17. Заикин А.А., Руденко О.В. Нелинейная модель резонатора Гельмгольца с подвижной стенкой. Акустический журнал, 1996, т. 43, № 3, с. 378–382.
18. Синявский В.Ф., Федотовский В.С., Верещагина Т.Н. и др. Характеристики колебаний давления в системе резонаторов Гельмгольца при гармонических колебаниях среды. Сб. тезисов докладов отраслевой конференции «Теплофизика-99». Гидродинамика и безопасность АЭС. Обнинск, 1999, с. 330–332.
19. Верещагина Т.Н., Кудряева Ю.В., Михеев А.С. Опыт расчета акустических характеристик связанных резонаторов Гельмгольца с помощью программы DeltaEC. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2022, № 1, с. 220–229.
20. Кухлинг Х. Справочник по физике. М.: Мир, 1982. 519 с.
