声学超表面抑制第一模态研究

发布时间：2021-02-13 09:07

　　以声学超表面为研究对象,采用线性稳定性理论,研究了声学超表面导纳幅值与相位对超声速边界层内第一模态的影响。研究结果表明,当导纳相位θ接近0.5π时,第一模态趋于稳定;与此同时,在一定范围内导纳幅值的增大能够增强第一模态的稳定性,但超出该范围后幅值的增大会激发第一模态。在此基础上,采用反向设计的思想,通过对声学超表面微结构的几何尺寸进行优化设计,实现其在马赫数为4的平板边界层流动中抑制第一模态的目标。 

【文章来源】：航空科学技术. 2020,31(11)

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

缝隙型超表面的示意图

反向设计思路首先通过不稳定模态的无量纲角频率确定抑制该模态所需的导纳幅值和相位，再寻找满足上述条件的声学超表面结构参数。以下各节中将采用这种设计思路。2.1 第一模态单频抑制策略

为抑制80k Hz扰动频率激发的第一模态，导纳相位θ应接近0.5π，幅值|A|应尽量满足式(11)。本文在以下参数空间中通过数值求解式(9)来计算所需的导纳幅值与相位：0.1≤H*≤5mm,0.1≤Ar≤1.5,0.2≤n≤0.8。最终确定声学超表面所需的几何参数为：H*=0.35235mm,n=0.5246,Ar=1.5；此时x*=0.4m处导纳幅值和相位分别为2.7552和0.5227π。为了验证设计的声学超表面的性能，图6给出了扰动频率为80k Hz的第一模态增长率。如图6所示，在80k Hz下，经过设计的声学超表面使第一模态的增长率在流向各位置处都有所降低。

【参考文献】：
期刊论文
[1]横向矩形微槽对高超边界层失稳的控制作用[J]. 郭启龙,涂国华,陈坚强,袁先旭,万兵兵.  航空动力学报. 2020(01)
[2]局部凹槽对高超声速边界层中第二模态扰动演化的影响[J]. 李闯,董明.  航空动力学报. 2019(10)
[3]一种一体化热防护系统综合效能量化评价方法[J]. 赵旭升,杨志斌,张新霞.  航空科学技术. 2019(05)
[4]一体化热防护系统承载能力/热失配改进方法[J]. 张肖肖,秦强.  航空科学技术. 2018(06)
[5]多孔表面抑制第二模态失稳的最优开孔率和孔半径分析[J]. 涂国华,陈坚强,袁先旭,杨强,张毅锋.  空气动力学学报. 2018(02)
[6]多孔表面推迟高超声速边界层转捩的机理[J]. 朱德华,刘智勇,袁湘江.  计算物理. 2016(02)
[7]高超声速飞行器中若干气动难题的实验研究[J]. 李锋,解少飞,毕志献,宫建,陈星,纪锋,韩曙光,沈清.  现代防御技术. 2014(05)



本文编号：3032295