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空腔噪声的马赫数敏感性研究

刘俊 蔡晋生 周方奇

刘俊, 蔡晋生, 周方奇. 空腔噪声的马赫数敏感性研究[J]. 实验流体力学, 2020, 34(3): 104-110. doi: 10.11729/syltlx20190079
引用本文: 刘俊, 蔡晋生, 周方奇. 空腔噪声的马赫数敏感性研究[J]. 实验流体力学, 2020, 34(3): 104-110. doi: 10.11729/syltlx20190079
LIU Jun, CAI Jinsheng, ZHOU Fangqi. Mach number sensitivity analysis of cavity noise[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(3): 104-110. doi: 10.11729/syltlx20190079
Citation: LIU Jun, CAI Jinsheng, ZHOU Fangqi. Mach number sensitivity analysis of cavity noise[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(3): 104-110. doi: 10.11729/syltlx20190079

空腔噪声的马赫数敏感性研究

doi: 10.11729/syltlx20190079
基金项目: 

空气动力学国家重点实验室研究基金 SKLA20170304

详细信息
    作者简介:

    刘俊(1986-), 男, 湖南浏阳人, 博士研究生, 工程师。研究方向:非定常空气动力学及数值流场可视化。通信地址:陕西省西安市碑林区西北工业大学航空学院。E-mail:ljun05@163.com

    通讯作者:

    蔡晋生,E-mail: caijsh@nwpu.edu.cn

  • 中图分类号: V211;TB84

Mach number sensitivity analysis of cavity noise

  • 摘要: 敏感度分析在评估参数的重要程度以及计算不确定度方面具有重要作用。通过风洞试验开展了亚跨超声速下的空腔噪声马赫数敏感性研究。亚跨声速下,通过调节调压阀的开度改变马赫数,马赫数名义增量为0.010。超声速下,通过改变模型迎角实现马赫数的连续变化,迎角增量为1°。利用总压耙测量空腔入口马赫数。结果表明:空腔后部测点脉动压力系数在亚跨声速下随着马赫数的增加而增加,而在超声速下随着马赫数的增加而减小。跨声速下,脉动压力系数对马赫数的敏感性导数最大。不考虑模态切换的情况下,不同速域的主导声模态St对马赫数的敏感性导数均为负数。主导声模态谱峰在亚声速下随着马赫数的增加而增加,而在超声速下随着马赫数的增加而降低。敏感度研究结果不仅可用于内埋武器舱气动噪声载荷的不确定度评估,也有助于更好地认识空腔噪声特性。
  • 图  1  C201空腔模型

    Figure  1.  C201 cavity model

    图  2  脉动压力传感器安装位置

    Figure  2.  Positions of fluctuating pressure sensors

    图  3  边界层总压耙

    Figure  3.  Total pressure probes in boundary layer

    图  4  脉动压力系数随马赫数的变化曲线

    Figure  4.  Curves of fluctuating pressure coefficients vs Mach numbers

    图  5  亚跨超声速下空腔脉动压力系数对马赫数的敏感性导数

    Figure  5.  Sensitivity of fluctuating pressure coefficients to Mach numbers in subsonic, transonic and supersonic cavity flows

    图  6  亚跨超声速下不同马赫数的脉动压力功率谱

    Figure  6.  Power spectrum of dynamic pressure for different Mach numbers at subsonic, transonic and supersonic speed

    图  7  St随马赫数的变化曲线

    Figure  7.  Curves of St number with Mach number

    图  8  主导声模态谱峰随马赫数的变化曲线

    Figure  8.  Curves of peak values of normalized pressure spectral density with Mach numbers

    表  1  马赫数测量结果

    Table  1.   Mach numbers measured by boundary layer probes

    Ma1 Ma2 Ma3 Ma4
    亚声速 0.5785 0.5899 0.5992 0.6087
    跨声速 0.8802 0.8905 0.9000 0.9106
    超声速 1.9740 2.0102 2.0471 2.0843
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    表  2  主导模态St对马赫数的敏感性导数

    Table  2.   Sensitivity of St numbers to Mach numbers

    St/∂Ma
    亚声速(Ma=0.60) -0.794
    跨声速(Ma=0.90) -1.011(Mode 1), -0.889(Mode 2)
    超声速(Ma=2.00) -0.369
    下载: 导出CSV

    表  3  主导声模态谱峰对马赫数的敏感性导数

    Table  3.   Sensitivity of peak value of normalized pressure spectral density to Mach numbers

    Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 Mode 5
    亚声速 0.252 -0.092 0.308
    跨声速 -9.467 16.449 -0.844
    超声速 -0.014 -0.020 -0.008 -0.029 -1.129
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-25
  • 修回日期:  2019-09-17
  • 刊出日期:  2020-06-25

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    2021年8月13日