Численное моделирование вибраций панели летательного аппарата при воздействии акустических пульсаций давления

Аннотация

Исследованы характеристики вибраций тонкостенной конструкции при воздейст-
вии случайных полей давления, определяемых пристеночными пульсациями в турбулентном пограничном слое при режиме обтекания максимального скоростного напора и пульсациями, вызванными шумом реактивной струи двигателя в момент старта. Предполагается, что шум от реактивной струи двигателя обусловливается акустической продольной бегущей волной вдоль корпуса изделия и акустическим диффузным полем, в частности, возникающим вследствие отражения акустической волны от стартовых сооружений. В качестве тонкостенной конструкции рассматривается обтекаемая панель носовой части изделия, выполненная из композиционных материалов. В состав панели, кроме полотна, входят окружные подкрепляющие ребра с двумя шпангоутами. Приведены математические модели задания внешних воздействий и алгоритмы определения характеристик случайной вибрации при воздействии случайных полей давления. Расчет амплитудно-частотной характеристики системы производится методом суперпозиции форм. Пространственная корреляционная функция пристеночных пульсаций давления в турбулентном пограничном слое определяется согласно выражению Коркоса, в котором коэффициенты затухания пространственной корреляционной функции корректируются согласно модели Ефимцова. Спектральная плотность пристеночных пульсаций давления в турбулентном пограничном слое определяется согласно модели Ефимцова. Уровни акустического воздействия, обусловленного шумом реактивной струи двигателя в момент старта, определялись из расчета задач газовой динамики
и задаются в качестве исходных данных. Представлены спектральные характеристики виброускорений тонкостенной конструкции в зависимости от частоты и их распределение по поверхности исследуемой конструкции в окрестности центральной частоты, на которой наблюдается максимальное нагружение. Предполагается, что рассчитанные уровни нагрузок будут использованы в качестве режимов нагружения при экспериментальной отработке компонентов изделия.