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 CC BY-NC-ND , 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).
