超声速混合层气动声场的数值模拟与机理研究

发布时间：2020-04-14 19:08

【摘要】：气动噪声问题制约着飞行器性能的提升,因此受到了工业界和学术界的日益重视。为进一步揭示超声速流动下混合层声辐射机理,提高对超声速混合层气动噪声的认识,对超声速平面混合层声辐射特性进行研究。本文采用混合方法,将计算域划分为流体动力学近场和声辐射远场两部分。近场计算中,本文使用了抛物化稳定性方程(PSE)、扰动方程(NLDE)等方法,求解得到近场流动特性以及远场计算所需的参数等。远场计算中,将一种积分理论(Wu积分)应用到混合层远场压力预测上,得到马赫波辐射的声源位置、强度和方向。主要结论如下:(1)两种模态扰动波均沿着固定方向传播;Wu积分能够反应出噪声辐射源位于近场扰动压力幅值最大处,并准确反应出马赫波能量和相位沿固定的、两个不同方向传播的物理特征。(2)不稳定波的幅值演化特性决定了马赫波能量的集中程度,幅值增长衰减区间越短,马赫波波束越窄,马赫波能量影响范围越小;反之,马赫波能量影响范围越大。(3)来流温度比是影响声辐射的重要参数之一,且温度比的变化对快慢模态影响不一致。(4)结合PSE、NLDE和Wu积分研究了线性波包、非线性波包的演化及远场声辐射。结果表明:不稳定波频率之间的差值会影响马赫波辐射特性,差值越大,不稳定波峰值位置相距越远,远场马赫波辐射影响的范围越大。对于非线性波包,在入口加入两个频率相近的波时,非线性作用激发出差频波,等价于在下游产生了一个新的“声源”,强烈影响着远场马赫波辐射的强度和范围。
【图文】：

适航,噪声标准,飞机,推进系统

图 1-1 飞机适航噪声标准[1]Figure 1-1 Aircraft airworthiness noise standard以商业大飞机为例，其气动噪声源主要包括推进系统噪声和机身噪声。推统噪声来自飞行器推进系统，包括涡扇的排气噪声、燃烧噪声、压气机噪

示意图,积分理论,马赫波,示意图

图 2-1 Wu 积分理论示意图[43]Figure 2-1 Schematic diagram of Wu-integral theory 2-1 所示，Wu 将马赫波辐射区域划分为两部分，分别为马赫波辐波辐射远场。其中，近场对应尺度为1/2y ～ Re，，远场对应尺度为 y ～
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V211

【参考文献】