Modification of Dean's Method for Determining Impedance with an Inhomogeneous Sound Field in a Resonator

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

A modification of Dean’s method is proposed for determining the impedance in the case of a nonuniform sound field on the front and bottom surfaces of a resonator. Instead of acoustic pressures in Dean’s formula, the modification uses the coefficients of eigenfunctions, which correspond to a uniform acoustic pressure distribution on the front and bottom surfaces of the resonator. The eigenproblem is solved by the finite element method; the coefficients of the eigenfunctions are found by the least squares method. At the current stage of research, the full-scale experiment has been replaced by numerical simulation in a linear formulation of sound propagation in an impedance tube with normal wave incidence with a honeycomb resonator attached to it. The inhomogeneity of the pressure field over the cross section of the resonator is created from the different positions of holes in the resonator face plate. The study is done for a different number of acoustic pressure measurement points at the bottom of the resonator. Calculations show that the proposed method is efficient and provides good agreement with the straight method for determining impedance. However, the possibilities of using modification of Dean’s method in full-scale measurements are limited, because accurate resonator impedance determination requires a large number of measurement points.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

V. Palchikovsky

Perm National Research Polytechnic University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: vvpal@pstu.ru
Ресей, Perm

Әдебиет тізімі

  1. ISO 10534-1; Acoustics—Determination of Sound Absorption Coefficient and Impedance in Impedance Tubes. Part 1: Method Using Standing Wave Ratio. ISO: Geneva, Switzerland, 1996.
  2. ISO 10534-2; Acoustics—Determination of Sound Absorption Coefficient and Impedance in Impedances Tubes. Part 2: Transfer Function Method. ISO: Geneva, Switzerland, 1996.
  3. Dean P. D. An in-situ method of wall acoustic impedance measurement in flow duct // J. Sound Vib. 1974. V. 34. № 1. P. 97−130.
  4. Комкин А. И. Методы измерения акустических характеристик звукопоглощающих материалов // Измерительная техника. 2003. № 3. С. 47−50.
  5. Jones M. G., Watson W. R., Tracy M. B., Parrott T. L. Comparison of two waveguide methods for educating liner impedance in grazing flow // AIAA Journal. 2004. V. 42. P. 232−240.
  6. Elnady T., Boden H. An inverse analytical method for extracting liner impedance from pressure measurements // AIAA Paper. 2004. 2004–2836.
  7. Jing X., Peng S., Sun X. A straightforward method for wall impedance eduction in a flow duct // J. Acoust. Soc. Am. 2008. V. 124. № 1. P. 227−234.
  8. Piot E., Primusy J., Simonz F. Liner impedance eduction technique based on velocity fields // AIAA Paper. 2012. 2012–2198.
  9. Weng Ch., Schulz A., Ronneberger D., Enghardt L., Bake F. Flow and viscous effects on impedance eduction // AIAA Journal. 2018. V. 56. № 3. P. 1118–1132.
  10. Остриков Н. Н., Яковец М. А., Ипатов М. С. Экспериментальное подтверждение аналитической модели распространения звука в прямоугольном канале при наличии скачков импеданса и разработка на ее основе метода извлечения импеданса // Акуст. журн. 2020. Т. 66. С. 128−147.
  11. Tam C. K. W., Kurbatskii K. A. A numerical and experimental investigation of the dissipation mechanisms of resonant acoustic liners // J. Sound Vib. 2001. V. 245. № 3. P. 545−557.
  12. Абалакин И. В., Горобец А. В., Козубская Т. К. Вычислительные эксперименты по звукопоглощающим конструкциям // Математическое моделирование. 2007. Т. 19. № 8. С. 15−21.
  13. Roche J. M., Leylekian L., Delattre G., Vuillot F. Aircraft fan noise absorption: DNS of the acoustic dissipation of resonant liners // AIAA Paper. 2009. 2009–3146.
  14. Zhang Q., Bodony D. J. Impedance predictions of 3D honeycomb liner with circular apertures by DNS // AIAA Paper. 2011. 2011–2727.
  15. Синер А. А., Мякотникова А. С. Численное исследование акустических свойств звукопоглощающих конструкций // Ученые записки ЦАГИ. 2012. Т. 43. № 4. С. 95−110.
  16. Lavieille M., Bennani A., Balin N. Numerical simulations of perforate liners: Part I - Model description and impedance validation // AIAA Paper. 2013. 2013–2269.
  17. Mann A., Pérot F., Kim M.-S., Casalino D. Characterization of acoustic liners absorption using a lattice-Boltzmann method // AIAA Paper. 2013. 2013–2271.
  18. Храмцов И. В., Кустов О. Ю., Федотов Е. С., Синер А. А. Численное моделирование механизмов гашения звука в ячейке звукопоглощающей конструкции // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 4. С. 508−514.
  19. Jensen M. H., Shaposhnikov K., Svensson E. Using the linearized Navier Stokes equations to model acoustic liners // AIAA Paper. 2018. 2018–3783.
  20. Khramtsov I. V., Kustov O. Yu., Palchikovskiy V. V. Adaptation of the Dean method to determine the acoustic characteristics of liner samples based on numerical simulation of physical processes in a normal incidence impedance tube // 2020 Int. Conf. on Dynamics and Vibroacoustics of Machines. 16–18 Sept. 2020. Samara. Russia.
  21. Khramtsov I., Kustov O., Palchikovskiy V., Ershov V. Investigation of the reason for the difference in the acoustic liner impedance determined by the transfer function method and Dean’s method // Akustika. 2021. № 39. P. 224−229.
  22. Ou Y., Zhao Y. Prediction of the absorption characteristics of non-uniform acoustic absorbers with grazing flow // Applied Sciences. 2023. V. 13. № 4. P. 2256−2277.
  23. Melling T. H. The acoustic impendance of perforates at medium and high sound pressure levels // J. Sound Vib. 1973. V. 21. № 1. P. 1−65.
  24. Guess A. W. Calculation of perforated plate liner parameters from specified acoustic resistance and reactance // J. Sound Vib. 1975. V. 40. № 1. P. 119−137.
  25. Kooi J. W., Sarin S. L. An experimental study of the acoustic impedance of Helmholtz resonator arrays under a turbulent boundary layer // 7th Aeroacoustics Conf., Palo Alto, CA, October 5−7, 1981.
  26. Motsinger R. E., Kraft R. E. Design and performance of duct acoustic treatment // Aeroacoustics of flight vehicles. Theory and practice. Volume 2: Noise Control, 1991.
  27. Hersh A. S., Walker B. E., Celano J. W. Helmholtz resonator impedance model, Part 1: Nonlinear behavior // AIAA Journal. 2003. V. 41. № 25. P. 795−808.
  28. Соболев А. Ф. Полуэмпирическая теория однослойных сотовых звукопоглощающих конструкций с лицевой перфорированной панелью // Акуст. журн. 2007. Т. 53. № 6. С. 861−872.
  29. Yu J., Ruiz M., Kwan H. W. Validation of Goodrich perforate liner impedance model using NASA Langley test data // AIAA Paper. 2008. 2008–2930.
  30. Rienstra S. W., Singh D. K. Nonlinear asymptotic impedance model for a Helmholtz resonator of finite depth // AIAA Journal. 2018. V. 56. № 5. P. 1792−1802.
  31. Eversman W., Drouin M., Locke J., McCartney J. Impedance models for single and two degree of freedom linings and correlation with grazing flow duct testing // Int. J. of Aeroacoustics. 2021. V. 20. P. 497−529.
  32. Gaeta R. J., Mendoza J. M., Jones M. G. Implementation of in-situ impedance techniques on a full scale aero-engine system // AIAA Paper. 2007. 2007–3441.
  33. Yan Q., Xue D., Mu Q., Yang J., Gao X., Huang W. Acoustic experimental technology for aircraft nacelle liner // Aerospace. 2023. V. 10. № 1. P. 56−72.
  34. Palchikovskiy V., Kuznetsov A., Khramtsov I., Kustov O. Comparison of semi-empirical impedance models for locally-reacting acoustic liners in a wide range of sound pressure levels // Acoustics. 2023. V. 5. № 3. P. 676−692.
  35. Федотов Е. С., Кустов О. Ю., Храмцов И. В., Пальчиковский В. В. Сравнительный анализ акустических интерферометров на основе расчетно-экспериментальных исследований образцов звукопоглощающих конструкций // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2017. № 48. С. 89−103.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Examples of some of the resonator shapes used in sound absorbing cladding: (a) - cylindrical resonator, (b) - triangular resonator, (c) - square/rectangular resonator, (d) - honeycomb resonator

Жүктеу (214KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. (a) - Fragment of the geometry of the computational domain and (b) - finite element mesh

Жүктеу (206KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Variants of location of perforation holes and points of acoustic pressure reading on the front surface of the resonator (shown in red): (a) - perforation 1, (b) - perforation 2, (c) - perforation 3

Жүктеу (178KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Amplitudes of acoustic pressure at the bottom of the resonator and their difference for different variants of perforation location: (a) - 2000 Hz, (b) - 4000 Hz, (c) - 6000 Hz

Жүктеу (416KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Reading points of acoustic pressures at the bottom of the honeycomb resonator: (a) - array 1, (b) - array 2, (c) - array 3, (d) - array 4

Жүктеу (162KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Normalised impedance obtained by Dean's method using different formulas: (a) - array 1, (b) - array 2, (c) - array 3; (d) - array 4. ------- perforation 1, f. (1); ------- perforation 2, f. (1); ------- perforation 3, f. (1); - - perforation 1, f. (3); - - perforation 2, f. (3); - perforation 3, f. (3); -- perforation 1, f. (6); -- perforation 2, f. (6); -- perforation 3, f. (6)

Жүктеу (313KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. Comparison of impedance obtained by the direct method and the classical Dean method: -- perforation 1, f. (7); -- perforation 2, f. (7); -- perforation 3, f. (7); ------- perforation 1, f. (1); ------- perforation 2, f. (1); ------- perforation 3, f. (1)

Жүктеу (100KB)
Метадеректер
9. Fig. 8. Comparison of the impedance obtained by formulae (10) and (11): -- perforation 1, f. (11); -- perforation 2, f. (11); -- perforation 3, f. (11); ------- perforation 1, f. (10); ------- perforation 2, f. (10); ------- perforation 3, f. (10)

Жүктеу (86KB)
Метадеректер

© The Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».