Abstract
The paper presents some results of gas-dynamic and aero-acoustic optimization of the blade profile of an unducted counter-rotation fan (CRF) by using a 3D inverse problem. It was established on the basis of unsteady-state 3D Navier-Stokes equations that the interaction of tip vortices of the first and second rotors as well as potential interaction of the rotors is one of the key sources of tonal noise. Using the 3D solver of the inverse problem, aerodynamic loads are redistributed along the height of the blades of R1 and R2 rotors so as to reduce tip vortex intensity and potential rotor interaction in case of possible increase of the CRF thrust. To check the acoustic characteristics of the modified CRF, tonal noise modeling was carried out for the original and modified CRFs using CIAMs aero-acoustic 3DAS solver for the solution of unsteady-state equations. The near acoustic field and directivity diagrams in the far field were found. The fan tonal noise in take-off and landing was decreased by 4 dB without any thrust or efficiency losses.
Highlights
Представлены результаты газодинамической и аэроакустической оптимизации формы лопатки незакапотированного биротативного винтовентилятора с использованием 3D-обратной задачи
Предварительные расчёты 3D-вязкого потока с учётом нестационарного взаимодействия венцов исходного варианта винтовентилятора показали, что основными источниками тонального шума является потенциальное газодинамическое взаимодействие роторов, а также взаимодействие концевых вихрей от лопаток первого ротора со вторым ротором
На рис. 5, б приведено поле числа Маха в осевом и цилиндрических (60% высоты лопатки) сечениях модифицированного винтовентилятора V1
Summary
Сначала при помощи программного комплекса ЦИАМ «3D-IMP-MULTI» для расчёта 3D вязких трёхмерных течений сжимаемого газа (в рамках уравнений НавьеСтокса в приближении «Mixing plane») проводится расчёт стационарного вязкого поля течения в винтовентиляторе [3]. Расчёт акустических источников ротор-ротор взаимодействия в ближнем поле проводится при помощи нелинейных невязких уравнений для возмущений программным комплексом ЦИАМ 3DAS [2]. Программный комплекс 3DAS для пространственной аппроксимации и аппроксимации по времени использует схемы вычислительной акустики (CAA). Для дискретизации уравнений по времени использована оптимизированная 4-шаговая схема Рунге-Кутты (LDDRK – Low Dissipation and Dispersion Runge-Kutta Schemes) второго порядка [5]. Изменение стреловидности производится с помощью утилит профилирования лопаток, а изменение формы профилей – с помощью решения обратной задачи с условием сохранения заданной тяги. Для решения обратной задачи используется программный комплекс ЦИАМ 3D-INVERSE.EXBL [7,8,9]
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
