Малошумный вентилятор для системы вентиляции орбитальной станции

Авторы

Чащин А. Я.^*, Кротов К. В.^**, Хаустов А. И.^***

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: hashchin_mai@outlook.com
**e-mail: krotovkv@ya.ru
***e-mail: sinna286@mail.ru

Аннотация

Рассматривается проблема снижения уровня шума вентиляционных систем на орбитальных станциях за счет применения вентиляторов с тороидальной формой лопастей. Приводятся результаты численного моделирования течения воздуха через элементы вентиляторов с тороидальной и стандартной формой лопастей. Установлено, что уровень шума разработанного тороидального вентилятора на 13% меньше, чем у вентилятора, эксплуатирующегося на МКС в настоящее время.

Ключевые слова:

орбитальная станция, система вентиляции, тороидальный вентилятор, вычислительная газодинамика, аэродинамические характеристики, уровень звукового давления

Список источников

1. Богатова Р.И., Агуреев А.Н., Волков А.А. и др. Проблема шума в пилотируемых космических аппаратах // Космическая биология и авиакосмическая медицина: Сборник тезисов докладов XI Конференции (22–26 июня 1998; Москва). М.: Слово, 1998. С. 199.
2. Limardo J.G., Allen C.S., Danielson R.W. Status: Crewmember Noise Exposures on the International Space Station // 45th International Conference on Environmental Systems (12-16 July 2015; Bellevue, Washington). ICES-2015-239.
3. Allen C.S. International Space Station Acoustics – A Status Report // 53rd International Conference on Environmental Systems (July 21–25, 2024; Louisville, Kentucky). ICES-2024-354.
4. Иванов Н.И., Зинкин В.Н., Сливина Л.П. Биомеханические механизмы действия низкочастотных акустических колебаний на человека // Российский журнал биомеханики. 2020. Т. 24. № 2. С. 216-231. DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2020.2.09
5. Васильева И. Н., Беспалов В.Г., Зинкин В.Н. Низкочастотный шум как вредный фактор, повышающий частоту хромосомных аберраций и усиливающий клеточную гибель // Медицина труда и промышленная экология. 2017. № 3. С. 23-26.
6. Williamson A., Lombardi D.A., Folkard S., et al. The link between fatigue and safety // Accident Analysis and Prevention. 2011. Vol. 43. No. 2, p. 498-515. DOI: 10.1016/j.aap.2009.11.011
7. Баженова Л.А. Источники шума аэродинамического происхождения в воздушных машинах // Акустический журнал. 2018. Т. 64. № 3. С. 369-378. DOI: 10.7868/S0320791918030024
8. Гусев В.П., Лешко М.Ю., Пестерева М.Ю. Генерация аэродинамического шума в элементах систем вентиляции // АВОК. 2006. № 3. С. 10-22.
9. Разработаны малошумные вентиляторы для МКС, https://zoom.cnews.ru/rnd/news/line/razrabotany_maloshumnye_ventilyatory_dlya_mks
10. Хаустов А.И., Кротов К.В., Чащин А.Я. Применение тороидальных вентиляторов как способ снижения шума вентиляционных систем на орбитальных станциях // 23 Международная конференция «Авиация и космонавтика» (18–22 ноября 2024; Москва): Сборник тезисов докладов. М.: Изд-во «Перо», 2024. С. 224-225.
11. Кокорев А.Д. Разработка и исследование тороидальной формы винта для БПЛА // Наука настоящего и будущего. 2023. Т. 2. С. 30-33.
12. Месропян А.В., Шабельник Ю.А. К вопросу об эффективности рабочего процесса петлевидных гребных винтов // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2023. Т. 7. № 2. С. 15-21. DOI: 10.25206/2588-0373-2023-7-2-15-21
13. Wieland P.O. Living Together in Space: The Design and Operation of the Life Support System on the International Space Station. NASA Report NASA/TM-1998-206956-Vol-1.
14. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Физматлит, 1994. 441 с.
15. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: в 2 т. / Пер. с англ. С.В. Сенина, Е.Ю. Шальмана; Под ред. Г.Л. Подвидза. М.: Мир, 1990. 727 c.
16. ANSYS FLUENT 12.0 Theory Guide, https://www.afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/main_pre.htm
17. Cortez D., de Souza Papini G. NACA 0012 Aeroacoustic Study Using ANSYS Fluent // In: Iano Y., Saotome O., Kemper Vásquez, G.L., et al. Smart Innovation, Systems and Technologies. Vol 295 Proceedings of the 7th Brazilian Technology Symposium (BTSym’21). Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-031-08545-1_9
18. Новогородцев Е.В., Кажан В.Г., Колток Н.Г. и др. Расчетные исследования по выбору воздухозаборника силовой установки, размещенной в корневой части крыла магистрального самолета // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 4. С. 7–18. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=177602
19. Сабирзянов А.Н., Ахметзянов А.С., Коновалов Р.Д. Численное моделирование газодинамической составляющей коэффициента расхода кольцевых сопел с прямым критическим сечением // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 3. С. 147-154.
20. Proskurov S., Lummer M., Delfs J.W., et al. Installed Fan Noise Simulation of a Supersonic Business Aircraft // Aerospace. 2023. Vol. 10. No. 9, pp. 773. DOI: 10.3390/aerospace10090773
21. Bacci D., Saddington A.J. Influence of Door-Gap on Aeroacoustics and Structual Response of a Cavity // American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal. 2024. Vol. 62. No. 3, pp. 1021-1036. DOI: 10.2514/1.J063534
22. Theory for the Rotating Machinery Interfaces. URL: https://doc.comsol.com/5.5/doc/com.comsol.help.cfd/cfd_ug_fluidflow_single.06.104.html
23. Пятунин К.Р., Архарова Н.В., Ремизов А.Е. Опыт моделирования шума вентиляторов авиационных двигателей методом граничных элементов // Акустический журнал. 2016. Т. 62. № 4. С. 493-502. DOl: 10.786X/S0320791916040158
24. ГОСТ ISO 3744-2024. Акустика. Определение уровней звуковой мощности и звуковой энергии источников шума по звуковому давлению. М.: Российский институт стандартизации, 2024. 70 с.