科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
基于Lighthill理论或Powell涡声理论的声比拟方法,对线性气动噪声问题研究和远场气动噪声预测,在工程应用和科学研究等方面都作用重要。桨涡干扰气动噪声问题,当旋涡与翼型垂直距离为零时,桨涡干扰噪声最为强烈;以及在中等雷诺数下,由于翼型层流边界层失稳,声场和流场产生共振导致远场噪声被放大的声涡相互作用问题,都属于非线性气动声学问题,声比拟方法有一定的局限性。基于LBM-框架下的大涡模拟方法,对桨涡互相干扰和声涡相互作用下,流场和声场同时进行了直接计算;大涡模拟采用动态亚格子模型,翼型壁面流动直接求解,无壁面模型,保证法向壁面尺度量级为1;远场边界为无反射边界,以及在远场海绵区采用较大的网格尺度,利用大涡模拟的粘性耗散作用,确保声波不会通过边界反射进入计算域。结果表明:基于大涡模拟的声场直接计算,对于强脉动的桨涡干扰,及中低频占优的声涡相互作用气动噪声,能较好的描述声波的生成和传播过程,进而可以揭示噪声生成机理,及声源特征;当旋涡接近和经过翼型前缘时,翼型前缘附近压强发生强度不同的两次突变,导致翼型气动力变化的同时,向外辐射产生具有偶极子指向性的脉冲声波,其中较弱的一次压强突变能更有效率地辐射声波。声涡相互作用下,在翼型的吸力面存在流动分离,会产生层流分离泡,分离的边界层内发生转捩,并且有涡的产生,并且涡在翼型的尾缘存在周期性脱落。还发现翼型吸力面和压力面边界层内强频谱和远场声场的频谱图具有相似性,离散主频的频率和纯音噪声主频相同,但幅值不一样;远离翼型后缘的尾流区内,流场的压强频谱和远场噪声没有相似性,没有出现幅值较大的离散主频,远场噪声生成和边界层内强剪切流动K-H失稳密切相关。
- 单位
