Взаимодействие ротора и статора

Эта статья написана как исследовательская работа или научный журнал . Пожалуйста, помогите улучшить статью, переписав ее в энциклопедическом стиле и упростив слишком технические фразы . ( Декабрь 2016 ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Важной проблемой для авиационной промышленности является снижение шума самолетов . Взаимодействие ротора и статора является преобладающей частью шумового излучения. Представлено введение в эти теории взаимодействия, приложения которых многочисленны. Например, концепция вентиляторов для кондиционирования воздуха требует полного понимания этого взаимодействия.

След ротора вызывает на расположенных ниже по потоку лопатках статора колеблющуюся нагрузку, которая напрямую связана с шумоизлучением.

Рассмотрим ротор с лопастями B (со скоростью вращения ) и статор с лопастями V в уникальной конфигурации ротор–статор. Частоты источника кратны , то есть . На данный момент нет доступа к уровням источника . Частоты шума также , не зависящие от количества лопастей статора. Тем не менее, это число V играет преобладающую роль в уровнях шума ( ) и направленности, как это будет обсуждаться позже.${\displaystyle \Omega }$${\displaystyle B\Omega }$${\displaystyle mB\Omega }$${\displaystyle F_{m}}$${\displaystyle mB\Omega }$${\displaystyle P_{m}}$

Пример

Для вентилятора системы кондиционирования воздуха в самолете приемлемые данные следующие:

${\displaystyle B=13}$и об/мин${\displaystyle \Omega =12000}$

Частота прохождения лезвия составляет 2600 Гц, поэтому необходимо включить только первые два кратных (2600 Гц и 5200 Гц) из-за предела высокой чувствительности человеческого уха. Частоты m=1 и m=2 должны быть изучены.

Поскольку уровни источника не могут быть легко изменены, необходимо сосредоточиться на взаимодействии между этими уровнями и уровнями шума.

Передаточная функция содержит следующую часть:${\displaystyle {{P_{m}} \over {F_{m}}}}$

${\displaystyle \sum \limits _{s=-\infty }^{s=+\infty }{e^{-{{i(mB-sV)\pi } \over 2}}J_{mB-sV}}(mBM)}$

Где M — число Маха , а функция Бесселя порядка mB – sV . Влияние передаточной функции можно минимизировать, уменьшив значение функции Бесселя. Для этого аргумент должен быть меньше порядка функции Бесселя.${\displaystyle J_{mB-sV}}$

Вернемся к примеру:

Для m=1 с числом Маха M=0,3 аргумент функции Бесселя составляет около 4. Необходимо избегать mB-sV менее 4. Если V=10, то 13-1x10=3, поэтому будет шумный режим. Если V=19, минимум mB-sV равен 6, и шумовое излучение будет ограничено.

Замечание:

Случай, которого следует строго избегать, — это когда mB-sV может быть равно нулю, что приводит к тому, что порядок функции Бесселя становится равным 0. Как следствие, необходимо проявлять осторожность в отношении B и V как простых чисел.

Минимизация передаточной функции является большим шагом в процессе снижения уровня шума. Тем не менее, для достижения высокой эффективности необходимо предсказать уровни источника . Это приведет нас к выбору минимизации функций Бесселя для наиболее значимых значений m. Например, если уровень источника для m=1 намного выше, чем для m=2, то функции Бесселя порядка 2B-sV не принимаются во внимание. Определение уровней источника дается теорией Сирса, которая не будет здесь объясняться.${\displaystyle {{F_{m}} \over {P_{m}}}}$${\displaystyle F_{m}}$

Все это исследование было сделано для привилегированного направления: оси ротора-статора. Все результаты приемлемы, когда шумоподавление должно быть в этом направлении. В случае, когда шум, который нужно понизить, перпендикулярен оси, результаты сильно отличаются, как показано на этих рисунках:

При B=13 и V=13, что является наихудшим случаем, уровень звука на оси очень высок (для )${\displaystyle \theta =0}$

При B=13 и V=19 уровень звука очень низкий на оси, но высокий перпендикулярно оси (для )${\displaystyle \theta =Pi/2}$

• Sijtsma, P.; Schulten, JBHM (2003). "Требования к точности моделирования следа для прогнозирования шума взаимодействия следа ротора и статора (NLR-TP-2003-124; AIAA Paper 2003-3138)". Национальная аэрокосмическая лаборатория , Нидерланды . Архивировано из оригинала 27 октября 2007 г. Получено 9 марта 2009 г.