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2024年 第38卷  第1期

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目次
2024 年 1 期目次
2024, 38(1)
摘要:
“ 气动声学”专刊简介
张树海, 杨党国
2024, 38(1): 1-1. doi: 10.11729/syltlx2024010
摘要(41) HTML(10) PDF(11)
摘要:
气动声学专刊
超声速喷流激波噪声基础问题数值模拟研究进展
张树海, 武从海, 罗勇, 韩帅斌, 张俊龙
2024, 38(1): 1-27. doi: 10.11729/syltlx20230075
摘要(89) HTML(36) PDF(40)
摘要:
超声速喷流问题是一个包含激波、旋涡、湍流和声波的多尺度复杂流动问题,其数值模拟方法及激波噪声产生机制是相关研究的长期热点和难点。本文简要回顾了超声速喷流激波噪声研究进展,重点介绍了针对激波噪声计算方法的非物理噪声消除技术和光滑因子设计准则,针对超声速喷流激波噪声研究设计的模型问题(包括旋涡–旋涡相互作用、激波–旋涡相互作用和激波–剪切层相互作用等),以及轴对称和三维超声速喷流的研究进展。本文还介绍了作者最近针对超声速喷流开展的三维直接数值模拟、实验验证工作和初步分析结果(包括轴对称模态定位、束缚波演化和摆动模态发展等)。
小攻角下锯齿尾缘翼型噪声控制与机理分析
胡亚森, 张彭俊燚, 庄国徽, 万振华, 孙德军
2024, 38(1): 28-36. doi: 10.11729/syltlx20230031
摘要(52) HTML(23) PDF(22)
摘要:
受猫头鹰寂静飞行能力的启发,锯齿尾缘设计被认为是一种有效的控制湍流边界层−尾缘干涉噪声的方法。本文采用隐式大涡模拟法,详细研究了嵌入式锯齿尾缘对NACA 0012翼型绕流的近场流动和噪声特性的影响,雷诺数为$9.6 \times {10^4}$,远场马赫数为0.1631,攻角为4°,计算采用的非结构化网格具有约7000万的自由度。在实际计算时,为促进流动快速转捩,在直尾缘和锯齿尾缘算例的翼型表面均布置了锯齿形粗糙元转捩带。研究结果表明:相比于0°攻角状态,${4^ \circ }$攻角下的噪声辐射增强,主辐射方向发生偏转,在该方向上锯齿尾缘实现了约2.5 dB的降噪,且在小攻角(4°)下,锯齿也会诱导出有利于降噪的侧边涡对结构。针对壁面压力脉动的分析表明:锯齿主要改变了尾缘附近的时空关联特性,且压力场不能直接由现有针对速度场的Taylor或椭圆近似模型定量描述;此外,锯齿在抑制尾缘噪声的同时,对翼型气动性能造成了一定损失。
圆形流管内高阶混合模态激发的全局标定方法
高康, 郐浩瑜, 黄时春, 余亮, 蒋伟康
2024, 38(1): 37-45. doi: 10.11729/syltlx20230057
摘要(50) HTML(16) PDF(13)
摘要:
声模态发生器是通过调控扬声器阵列,进而在管道内激发特定阶次声模态的一种装置,可用于流管内气动噪声传播和环形声衬的降噪研究。使用多圈布置的扬声器阵列模态发生器,通过调节各个声源的幅值和相位,可实现高阶周向、径向和混合模态的激发。然而,扬声器阵列系统的通道输出偏差会在目标模态激发时产生显著的干扰模态。为消除扬声器系统通道输出差异对模态激发的影响,提出了基于最小二乘全局标定的流管内高阶混合模态激发方法。通过对扬声器声源的通道输出偏差进行全局建模,引入激励补偿因子和流场校正因子,将有流情况下各扬声器的系统输出偏差求解问题转换为无流情况下单个扬声器工作时的模态识别问题,通过矩阵变换和最小二乘法求解各扬声器的激励补偿因子,最终实现扬声器的幅值和相位激励修正。将所发展的模态激发与全局标定方法应用于所研制的圆形流管模态激发装置,结果表明:干扰模态的强度被显著抑制,且在工作频率范围内,目标激发模态的相对目标模态系数不低于10 dB。
抑制运动可渗透面虚假噪声的四极子修正模型
周志腾, 王士召
2024, 38(1): 46-56. doi: 10.11729/syltlx20230072
摘要(77) HTML(27) PDF(11)
摘要:
Ffowcs Williams-Hawkings(FW–H)方程是Lighthill声比拟方程在运动边界问题中的推广,但在FW–H方程中使用运动可渗透积分面时,常因涡结构穿过可渗透积分面引起虚假噪声。本文利用可渗透积分面上Lighthill应力张量的通量估计涡结构对远场噪声的贡献,并消去其所导致的虚假噪声。在频域Lighthill应力张量通量四极子修正模型基础上,本文考虑了运动积分面对四极子修正模型的影响,提出了适用于运动可渗透积分面的四极子修正模型。该模型基于冻结流假设与格林函数的远场近似特性,通过求解关于四极子体积分项的代数方程,在被积函数中包含了运动积分面的速度。圆柱绕流和对流涡远场噪声预测验证了本文所提出修正模型的有效性。
声衬声振响应及其对阻抗影响的实验研究
邱世昊, 陈超, 李晓东
2024, 38(1): 57-66. doi: 10.11729/syltlx20230078
摘要(40) HTML(11) PDF(8)
摘要:
声衬在高声压级声波激发下产生声振响应,刚性假设不再成立,其结构振动会对吸声产生一定影响。本文针对振动对声衬吸声的影响和声振响应开展实验研究,通过参数化研究,获得了不同工况和不同穿孔板几何参数下声振响应对声阻抗的影响规律。实验结果表明:穿孔板振动会导致声阻在结构共振频率处出现波峰或波谷,吸声系数出现“额外”的吸声波峰或吸声波谷;穿孔率和声压级的增大会减弱振动的影响,且存在一个临界穿孔率;穿孔板参数会影响高声压级下结构振动导致声阻变化的特征;在结构共振频率附近,小孔–面板速度相位差会发生突变,导致相对速度增大,吸声效果改变。
基于SODIX方法的叶片前缘噪声指向性及降噪实验研究
连健欣, 陈伟杰, 乔渭阳, 杜军, 刘元是, 刘斌
2024, 38(1): 67-78. doi: 10.11729/syltlx20230020
摘要(130) HTML(77) PDF(16)
摘要:
以NACA 65(12)–10独立基准叶片为对象,使用线性传声器阵列和SODIX(SOurce DIrectivity modeling in the cross-spectral matriX)方法对基准叶片前缘噪声指向性分布特征及波浪前缘对叶片前缘噪声的影响进行了实验研究。开发了SODIX数据处理程序并进行了数值仿真验证,结果表明:不同指向角下计算结果的最大误差不超过0.26 dB。在半消声室内,利用由31个传声器组成的非均匀分布优化阵列,对NACA 65(12)–10独立基准叶片和仿生学叶片的前缘噪声开展了参数化声学实验。结果表明:在40°~142°指向角测量范围内,基准叶片前缘噪声指向性符合典型偶极子声源特征,峰值在130°指向角附近;随着频率升高,基准叶片前缘噪声指向性产生了显著的“波瓣”现象,频率越高,“波瓣”越多。进一步研究表明:不同波长和幅值的前缘构型都可以有效降低指向角测量范围内的前缘噪声;与波浪前缘的波长相比,波浪前缘的幅值对前缘噪声的影响更为显著,特别是在90°~120°指向角范围内,A30W20叶型的降噪量可达7.71 dB。
400 km/h高速列车车下带格栅裙板区域气动噪声机理及影响因素分析
张宗发, 肖新标, 韩健, 杨益
2024, 38(1): 79-90. doi: 10.11729/syltlx20230065
摘要(107) HTML(55) PDF(14)
摘要:
位于高速列车车体下部区域的通风口格栅与设备舱壁面构成格栅–空腔结构,列车高速运行时,该结构的流声耦合问题较为突出,有必要深入分析其流声耦合机理。将位于车体下部区域的带格栅裙板简化为带格栅的二维空腔模型(格栅–空腔结构),采用延迟分离涡数值模型(Delayed Detached Eddy Simulation, DDES)研究其气动噪声产生机理、流场和声场特性等。研究结果表明:当列车以400 km/h速度运行时,格栅–空腔结构开口处的剪切振荡较为剧烈,特别是空腔冲击边缘附近区域;基于总声压级的空间、频域分布和湍流压力波数–频率谱,发现⊓形格栅–空腔结构的流场始终处于自激振荡的过渡状态,且各位置的总声压级和波数域上的振荡幅值始终低于V形格栅–空腔结构和半圆环形格栅–空腔结构;对目前常用的半圆环形带格栅裙板考虑通风口的出风作用后,观察到空腔内部的涡团演化明显减缓,直接导致格栅附近的总声压级大幅下降约15 dB,表明出风作用能够显著降低带裙板格栅的近场噪声。
脉冲信号的奇异性分布熵特征分析
王璐, 陈志菲, 陈希, 招启军, 鲍明
2024, 38(1): 91-102. doi: 10.11729/syltlx20230037
摘要(28) HTML(9) PDF(6)
摘要:
为了对低信噪比复杂环境下脉冲信号的奇异性差异进行有效的分析和标定,提出了一种基于模极大值理论的奇异性分布熵特征分析模型。首先对脉冲信号进行归一化并进行小波变换,计算各尺度下模极大值及其特定分布,可以体现具有奇异性差异的模极大值曲线族。为定量描述这种差异性,用熵值表达构成模极大值曲线族的模极大值点分布,并构建能有效分析脉冲信号奇异性差异的奇异性分布熵特征模型。该模型能对低噪比下信号的奇异性差异进行刻画。实验结果表明,在信噪比为−6 dB的环境下对典型的直升机脉冲信号(桨/涡干扰信号和高速脉冲信号)进行分析,能够得到89.25%和87.63%的正确率。
跨声速空腔剪切层动态特征传播特性研究
周方奇, 王显圣, 杨党国, 吴继飞, 杨可, 董宾
2024, 38(1): 103-108. doi: 10.11729/syltlx20230066
摘要(128) HTML(83) PDF(12)
摘要:
开式空腔流动发生时,剪切层内旋涡运动与腔内前传声波相互作用,引发空腔自持振荡现象。针对长深比为7的开式空腔,采用脉动压力测试技术,在Ma = 0.9来流条件下开展腔内剪切层动态特征试验研究,通过频谱分析和互相关分析,揭示剪切层动态特征发展机制和模态噪声传播规律。结果表明:剪切层内单调增大的宽频噪声和类余弦分布的模态噪声相互叠加,使剪切层整体动态特征呈波浪上升发展;模态噪声逆流向上行传播,其速度同样呈类余弦分布,变化趋势与模态噪声幅值保持一致。结合Rossiter模态预估理论发现:同频率的上行模态声波与下行旋涡相互作用,产生了类驻波现象,导致模态噪声功率谱密度和传播速度沿流向周期性变化。

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《实验流体力学》编辑部

2021年8月13日