Снижение аэродинамического сопротивления и шума на повороте с помощью направляющих пластин

Владимир Борисович Тупов; Данила Алексеевич Павлов

Снижение аэродинамического сопротивления и шума на повороте с помощью направляющих пластин

Владимир Борисович Тупов, Данила Алексеевич Павлов

Аннотация

Рукопись поступила в редакцию 12.11.2025, утверждена редколлегией в печать 25.11.2025.

По результатам математического моделирования приведены данные о затухании шума и изменению аэродинамического сопротивления на плавном прямом повороте газовоздухопровода с направляющими пластинами разной толщины. Показано, что снижение уровня шума направляющими пластинами толщиной 200_мм на повороте зависит от их количества (или от коэффициента относительного проходного сечения поворота) и изменяется от 2,6_дБА для свободного поворота без пластин до 8,8_дБА для поворота с семью пластинами. Установка дополнительной пластины в повороте приводит к различному дополнительному снижению уровня шума. При установке первой пластины толщиной 200_мм в свободном повороте дополнительное снижение уровня шума на повороте составляет 3,4_дБА, установка последующих пластин приводит к дополнительному снижению уровня шума от 0,1 до 1_дБА. Коэффициент местного сопротивления при установке направляющих пластин на повороте зависит как от относительного проходного сечения поворота, в котором установлены пластины, так и от их толщины. Коэффициент местного сопротивления для пластин толщиной 200_мм на повороте при k₁_=_0,96 -- _=_0,31, при k₂_=_0,74 -- _=_ 0,29. Коэффициент местного сопротивления прямого поворота при использовании там направляющей пластины толщиной 400_мм составляет _=_0,36 и больше, чем у двух пластин толщиной 200_мм (_=_0,2) при одинаковом относительном проходном значении k_=_0,91 в 1,8 раза.

DOI: 10.71841/ES.elst.2026.1134.01.05

Ключевые слова

аэродинамическое сопротивление, затухание шума, глушитель, импеданс Miki, ANSYS Fluent, ANSYS Harmonic Acoustics.

Полный текст:

PDF

Литература

Тупов, В.Б. Факторы физического воздействия ТЭС на окружающую среду / В.Б. Тупов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2012. -- 284 с. – (ISBN 978-5-383-00758-7).

Борьба с шумом на производстве: справочник / под общ. ред. Е.Я. Юдина. -- М.: Машиностроение, 1985. -- 400 с.

Иванов, Н.И. Защита от шума и вибрации / Н.И. Иванов, А.Е. Шашурин. — Санкт-Петербург: Печатный цех, 2019. -- 282 с. – (ISBN 978-5-6042448-3-8).

Тупов, В.Б. Санитарно-защитные зоны по фактору шума современных ТЭС / В.Б. Тупов, А.А. Тараторин, В.С. Скворцов, А.Б. Мухаметов // Электрические станции. -- 2022. -- № 3(1088). -- С. 38 – 42/

Мильман, О.О. Снижение шума на рабочих местах в котлотурбинных отделениях ТЭЦ / О.О. Мильман, В.О. Милосердов, А.В. Кирюхин, К.С. Никишов, А.В. Охлопков // Электрические станции. -- 2022. -- № 9(1094). -- С. 48 – 54.

Дерябин, И.В. Повышение акустической безопасности производственного помещения / И.В. Дерябин // Безопасность труда в промышленности. -- 2024. -- № 6. -- С. 41 -- 46.

Горбунова, О.А. Разработка комплекса мероприятий по снижению шума оборудования энергетических объектов / О.А. Горбунова, Г.И. Павлов, П.В. Накоряков // Вестник Казанского государственного энергетического университета. -- 2018. -- № 4(40). -- С. 39 – 52.

Дерябин, И.В. Способ уменьшения производственного шума / И.В Дерябин // Безопасность труда в промышленности. -- 2023. -- № 10. -- С. 71 -- 76.

Прищенко, Н.Г. Применение акустических укрытий для снижения шума на селитебной территории / Н.Г. Прищенко, Т.А. Чернышева, А.А. Трускалова // Современное промышленное и гражданское строительство. -- 2025. -- Т. 21, № 1. -- С. 15 -- 25.

Dutta, P. Numerical Analysis on the Development of Vortex Structure in 90о Pipe Bend / P. Dutta, N. Nandi // Progress in Computational Fluid Dynamics, An International Journal (PCFD), 21 (2021), 5. -- P. 261 -- 273.

Yin, Y. Resistance reduction of an elbow with a guide vane based on the field synergy principle and viscous dissipation analysis / Y. Yin [et al.] // Journal of Building Engineering. – 2022. – Т. 54. – (DOI: 10.1016/j.jobe.2022.104649).

Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Е.И. Идельчик; под ред. М.О. Штейнберга. – М. : Машиностроение, 1992. – 672 с. – (ISBN 5-217-00393-6).

ASHRAE, HVAC Applications, GA // American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Atlanta, 2015. – 1340 p. – (ISBN 978-1-936504-93-0).

Пат. 187883 U1 Российская Федерация МПК F01N 1/24. Устройство для снижения шума энергетического оборудования / Тупов В.Б., Тупов Б.В., Тараторин А.А.; опубл. 21.03.2019, Бюл. № 9.

Тупов, В.Б. Математическое моделирование затухания шума и аэродинамического сопротивления на повороте / В.Б. Тупов, Д.А. Павлов // Noise Theory and Practiceю – 2025. -- Том 11, № 3. -- С. 13 – 19.

Ansys, I. Reference Guide, Release 2023R1 / I. Ansys //ANSYS Inc, Canonsburg. – 2023.

Matsson, J.E. An introduction to ANSYS fluent 2022 / J.E. Matsson. – Sdc Publications, 2022. – 688 p. – (ISBN 978-1-63057-569-4).

Howard, C.Q. Acoustic Analyses Using MATLAB and Ansys / C.Q. Howard, B.S. Cazzolato // CRC press, 2015. -- 670 p. – (ISBN 978-1-4822-2325-5).

Sreeja, R. Investigation of Fibrous Materials for Low Frequency and High-Frequency Passive Noise Reduction using Transfer Matrix Method / R. Sreeja // Journal of Scientific Research. – 2022. – Vol. 14, No. 1. – P. 101 -- 114. – (DOI: 10.3329/jsr.v14i1.53546).

Liang, M. Improved sound absorption performance of synthetic fiber materials for industrial noise reduction: A review / M. Liang, H. Wu, J. Liu, Y. Shen, G. Wu [et al.] // Journal of Porous Materials. – 2022. – Vol. 29, No. 3.– P. 869 -- 892. – (DOI: 10.1007/s10934-022-01219-z).

Miki ,Y. Acoustical properties of porous materials-Modifications of Delany-Bazley models / Y. Miki // Journal of the Acoustical Society of Japan (E). – 1990. – Vol. 11, No. 1. – P. 19 -- 24. – (DOI: 10.1250/ast.11.19).

Stern, F. Comprehensive approach to verification and validation of CFD simulations. Part 1: methodology and procedures / F. Stern [et al.] // J. Fluids Eng. – 2001. – Vol. 123, No. 4.– P. 793 -- 802. – (DOI: 10.1115/1.1412235).

Huang, C. Research progress of noise reduction of composite structures of porous materials and acoustic metamaterials / C. Huang [et al.] // Physica Scripta. – 2024. – Т. 99. – No. 5. – P. 052004. – (DOI: 10.1088/1402-4896/ad3d8d).