LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Математика. Механіка → Акустика течій у каналах з локальними нерегулярностями геометрії

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГІДРОМЕХАНІКИ


Борисюк Андрій Олександрович


УДК 534.3 + 611.539


АКУСТИКА ТЕЧІЙ У КАНАЛАХ

З ЛОКАЛЬНИМИ НЕРЕГУЛЯРНОСТЯМИ ГЕОМЕТРІЇ


01.04.06 - Акустика


Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора фізико-математичних наук


Київ – 2006


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті гідромеханіки НАН України, м. Київ.


Науковий консультант: доктор фізико-математичних наук, професор,

академік НАН України

Грінченко Віктор Тимофійович,

Інститут гідромеханіки НАН України,

директор.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор

Селезов Ігор Тимофійович,

Інститут гідромеханіки НАН України,

завідувач відділу;

доктор фізико-математичних наук, доцент

Маципура Володимир Тимофійович,

Національний технічний університет України "КПІ",

професор кафедри;

доктор технічних наук, професор

Назаренко Аскольд Федорович,

Одеський національний політехнічний університет,

професор кафедри.

Провідна установа: Інститут прикладних проблем механіки і математики

ім. Я.С.Підстригача НАН України, м. Львів.


Захист відбудеться "08" червня 2006 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.196.01 в Інституті гідромеханіки НАН України за адресою: 03680, Київ 180 МСП, вул. Желябова, 8/4.


З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту гідромеханіки НАН України за адресою: 03680, Київ 180 МСП, вул. Желябова, 8/4.


Автореферат розісланий "21" квітня 2006 р.


Учений секретар

спеціалізованої вченої ради Д26.196.01

доктор технічних наук, професор С.І.Криль

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

У даній дисертації наводяться результати теоретичних, експериментальних і чисельних досліджень течій і пульсацій пристінного тиску в околах локальних нерегулярностей геометрії каналів (їх звужень), а також згенерованих ними коливальних і акустичних полів каналів.

Актуальність теми. Закономірності формування та розвитку аеро-гідродинамічних, коливальних і акустичних полів у каналах з регулярною і нерегулярною геометрією є на сьогодні предметом інтенсивних наукових досліджень в Україні і за її межами. Як науковий, так і практичний інтерес тут пов'язаний щонайменше з п'ятьма аспектами. По-перше, важливим є вивчення поведінки течій у каналах загалом і поблизу нерегулярностей їхньої геометрії зокрема. По-друге, значний інтерес становить коливальне поле конструкції, яке виникає в результаті взаємодії її стінок з течією. По-третє, це шум, який генерується як самою течією, так і в результаті коливань стінок каналів, а також можливість керування його рівнями за рахунок підбору величин визначальних параметрів. По-четверте, вивчення закономірностей формування та розвитку коливальних і звукових полів безпосередньо пов'язане з моделюванням і описом поля пульсацій тиску на стінці конструкції. І по-п'яте, це можливість розроблення неінвазивних методів знаходження локальних нерегулярностей геометрії каналів за аналізом викликаних ними змін у характеристиках течій і/або коливальних та акустичних полів.

Проте, незважаючи на значні здобутки, тут існує ще велика кількість невирішених проблем (їх повний перелік дається у розділі 1 дисертації). Зокрема,

  • не досліджено впливу форми і геометричних характеристик нерегулярності геометрії каналу (його звуження), а також механічних властивостей стінки каналу і витратних характеристик течії на поле пульсацій пристінного тиску безпосередньо за нерегулярністю, а також на коливальні й акустичні поля каналів;

  • не з'ясовано умов, за яких існуючі моделі поля пульсацій тиску на плоскій стінці можна використовувати для опису поля пульсацій тиску, яке виникає на поверхнях циліндричних конструкцій регулярної і нерегулярної геометрії при їх взаємодії з внутрішньою течією, і не проведено відповідного порівняльного аналізу таких моделей;

  • не розроблено теорії генерації звуку обмеженою областю збуреної течії в каналі, яка б враховувала як наявність диполів на його стінці, так і найбільш імовірний нерівномірний характер розподілу квадрупольних і дипольних джерел звуку у займаних ними областях;

  • не створено методу розв'язування зв'язаних задач акустичного випромінюван-ня течій у каналах з локальними нерегулярностями геометрії у вигляді звужень;

  • не запропоновано прийнятної для потреб практики моделі акустичного каналу генерації звуку у великій кровоносній судині та його проходження до поверхні тіла, тошо.

Необхідність вирішення цих проблем визначає актуальність вибраної у дисертації теми досліджень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась у рамках напрямків фундаментальних досліджень Інституту гідромеханіки НАН України, а також науково-дослідних робіт "Дослідження закономірностей вихороутворення і генерації звуку при взаємодії потоків з пружними границями" (номер державної реєстрації 0193V021363; строки виконання 1-й квартал 1993р. – 4-й квартал 1995р.), "Дослідження динамічних характеристик пружних систем, що взаємодіють з рідиною" (номер державної реєстрації 0100V004750; строки виконання 1-й квартал 1999р. – 4-й квартал 2002р.), "Дослідження закономірностей генерації та розповсюдження звуку в пружно-рідинних системах" (номер державної реєстрації 0103V000048; строки виконання 1-й квартал 2003р. – 4-й квартал 2005р.). Роль автора тут полягала у розробленні методики досліджень і створенні відповідного експериментального обладнання, розробленні теорії генерації шуму обмеженою областю збуреної течії в каналі і нового методу розв'язування зв'язаних задач акустичного випромінювання течій у каналах з локальними нерегулярностями геометрії, створенні математичної моделі генерації і проходження звуку у каналах з регулярною та нерегулярною геометрією, тощо.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертації є одержання нових якісних і кількісних даних про аеро-гідродинамічні, коливальні й акустичні поля у каналах з регулярною і нерегулярною геометрією. Для цього розробляється методика досліджень і створюється необхідне обладнання, а також проводяться відповідні теоретичні, експериментальні та чисельні дослідження зазначених полів (див. далі основний зміст роботи). Результати цих досліджень добре узгоджуються між собою, а ті з них, які не є новими – ще й з відповідними літературними даними. Цим, а також використанням фізично обгрунтованих математичних моделей, застосуванням точних аналітичних методів (див. нижче), контрольованою точністю обчислень та вимірювань, несуперечливістю одержаних результатів відповідним усталеним фізичним поняттям, тощо забезпечується достовірність одержаних у дисертації результатів.

Об'єктом дослідження є аеро-гідродинамічні, коливальні й акустичні поля у каналах з регулярною і нерегулярною