Експериментальне дослідження та числовий розрахунок шуму пропелера
DOI:
https://doi.org/10.20535/0203-3771492025334109Ключові слова:
акустичне поле, БПЛА експериментальні дослідження, шум пропелера, чисельне моделювання аеродинамічних характеристик та звукового поля, ANSYS FluentАнотація
У даній роботі виконано експериментальний та розрахунковий аналіз шуму пропелера P17×5.8 для 2500 об/хв і 7000 об/хв. Експеримент показав, що при 7000 об/хв максимальний рівень шуму становив 79,2 dB під пропелером і згасав до 75,3 dB на відстані чотирьох діаметрів пропелера. У спектрі гармонік переважають низькочастотні тональні компоненти на частоті проходження лопатей та її гармоніках. Чисельне моделювання в ANSYS підтвердило подібний розподіл у частотному спектрі, але показало дещо вищі рівні шуму, що пояснюється відмінностями у геометрії та ідеалізованими розрахунковими моделями. Отримані результати збігаються з експериментальними та числовими даними інших досліджень, що підтверджує ефективність запропонованої експериментальної установки, яку у подальшому планується використати для вивчення шуму оптимальної за формою лопаті.
Посилання
Duseja, M., & Thiagarajan, K. B. (2020). Aeroacoustic measurements of different types of propellers. AIP Conference Proceedings, 2311(030026). https://doi.org/10.1063/5.0034715
Falsi, M., Zaman, I., Meloni, S., Camussi, R., Zang, B., & Azarpeyvand, M. (2023). A multivariate statistical analysis of the noise emitted by an installed propeller. Journal of Physics: Conference Series, 2590(012009). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2590/1/012009
Marino, L. (2010). Experimental analysis of UAV-propellers noise. 16th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. https://doi.org/10.2514/6.2010-3854
Whelchel, J., Alexander, W. N., & Intaratep, N. (2020). Propeller Noise in Confined Anechoic and Open Environments. AIAA SciTech Forum. https://doi.org/10.2514/6.2020-1252
Smagorinsky, J. (1963). General Circulation Experiments with the Primitive Equations. Monthly Weather Review, 91(3), 99–164. https://ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/1963MWRv...91...99S/doi:10.1175/1520-0493(1963)091%3C0099:GCEWTP%3E2.3.CO;2
Grande, E., Romani, G., Ragni, D., Avallone, F., & Casalino, D. (2022). Aeroacoustic Investigation of a Propeller Operating at Low Reynolds Numbers. AIAA Journal, 60(2), 860–871. https://doi.org/10.2514/1.J060611
Hanson, L., Jawahar, H. K., & Vemuri, S. S. (2023). Experimental investigation of propeller noise in ground effect. Journal of Sound and Vibration, 559, 117751. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2023.117751
Brungart, T. A., Olson, S. T., Kline, B. L., & Yoasd, Z. W. (2019). The reduction of quadcopter propeller noise. Noise Control Engineering Journal, 67(4), 252–269. https://doi.org/10.3397/1/376723
Zhang, Y., Zhao, L., Zhao, T., Liu, L., & Xu, L. (2023). Aeroacoustics Analysis of Propeller Blades. Journal of Physics: Conference Series, 2569(012026). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2569/1/012026
Miljković, D. (2018). Methods for Attenuation of Unmanned Aerial Vehicle Noise. Proceedings of MIPRO. https://doi.org/10.23919/MIPRO.2018.8400169
Menter, F. R. (1992). Improved Two-equation k- Turbulence Models for Aerodynamic Flows. NASA Technical Memorandum 103975, 38. https://ntrs.nasa.gov/citations/19930013620
ANSYS Inc. (2025). ANSYS Fluent 6.3 User’s Guide, Chapter 6: "Reynolds Number and Flow Regime". Accessed April 30, 2025. https://www.afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/node67.htm
Ffowcs Williams, J. E., & Hawkings, D. L. (1969). Sound Generated by Turbulence and Surfaces in Arbitrary Motion. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 264(1151), 321–342. http://dx.doi.org/10.1098/rsta.1969.0031
Mykhalov, D. V., & Sokol, H. I. (2024). Rezultaty eksperymentalʹnykh danykh shchodo vymiryuvanʹ rivniv shumiv v akustychnomu poli kvadrokoptera [Experimental results of noise level measurements in the acoustic field of a quadcopter]. Visnyk DNU, Seriia "Raketno-kosmichna tekhnika", 33(4), 177–185. https://doi.org/10.15421/452441 (In Ukrainian)
Roger, M., & Moreau, S. (2020). Tonal-noise assessment of quadrotor-type UAV using source-mode expansions. Acoustics, 2(3), 674–690. https://doi.org/10.3390/acoustics2030036
Gutin, L. (1948). On the Sound Field of a Rotating Propeller. NACA Technical Memorandum No. 1195. Washington: 22 p. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20030068996/downloads/20030068996.pdf
Schmal, J., Herrin, D. W., & Fernández Comesaña, D. (2024). Acoustic Characterization of a Quadcopter Using a Test Stand. QuietDrones 2024, 8–11 September, Manchester, 1–13. https://salford.figshare.com/articles/conference_contribution/Acoustic_Characterization_of_a_Quadcopter_Using_a_Test_Stand/27697371/1/files/50438655.pdf.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
