基于模态分解的轴对称超声速射流啸声产生位置数值分析

摘要：

不完全膨胀超声速射流的势核中会产生准周期的激波栅格结构,其与剪切层内拟序结构的相互作用会产生激波噪声.啸声是主要向上游方向传播的、具有离散频率的高强度激波噪声,其产生是受一种非线性的声反馈环机制驱动.精确定位啸声的声源位置是定量理解啸声反馈环机制和发展准确的啸声预测模型的一个关键所在.为了分析近场啸声,本文采用高精度数值方法直接求解轴对称可压缩Navier-Stokes方程,数值模拟了完全膨胀射流马赫数为1.10和1.15的圆形声速喷管欠膨胀超声速冷射流,得到了A1和A2两种轴对称模态啸声.通过傅里叶模态分解、本征模态分解和动态模态分解,分析了射流时序压力场和速度场,研究了啸声关联拟序流动结构的空间演化,精确定位了轴对称模态啸声的声源位置.研究表明:啸声关联拟序流动结构存在饱和态区域,啸声声波是在其饱和态区域产生并向外传播;在本文所涉及的射流马赫数范围内,A1和A2两种轴对称模态啸声的有效声源位置分别是在第4和第3个激波栅格结构的尾缘.

关键词：轴对称超声速射流、啸声、声源位置、模态分解、数值模拟

所属期刊栏目：54

分类号：O354.3;O358(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;四川省科技计划项目;中国空气动力研究与发展中心基础和前沿技术研究基金;国家数值风洞工程资助项目

在线出版日期：2022-06-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共16页

页码：975-990