发动机裙边尾缘的噪声抑制机理初探

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• 论文作者：苏彩虹
• 年：2016
• 作者机构：天津大学力学系;
• 论文关键词：剪切层 ; 尾缘噪声 ; 直接数值模拟 ; 线性稳定性
• 会议召开时间：2016-10-20
• 会议录名称：第九届全国流体力学学术会议论文摘要集
• 语种：中文
• 分类号：V231
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第九届全国流体力学学术会议
• 会议地点：中国江苏南京
• 主办单位：中国力学学会流体力学专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：49k
• 原文格式：O
• 会议级别：全国

摘要

降低气动噪声是大型飞机研制中必然要面对的一个重要问题。发动机的射流噪声是飞机在起飞过程中的的主要噪声源之一。大型发动机的燃烧室后的喷管射流和外涵道的环形射流之间形成的环形剪切层,有利于形成环状大涡,是产生噪声的重要原因。在发动机喷管采用锯齿形后缘就是降低噪声的一种措施。文献中对其机理的解释是,锯齿的尖角下游会产生流向涡,有利于打碎大涡,从而降低噪声。事实上,在发动机涵道的环形射流和发动机外的来流间也会形成环形剪切层,也有利于形成环状大涡。而最新的波音飞机,即波音787,其发动机外壳的后缘从原来的平滑性变成了波纹状。我们认为,这可能也是降噪的一种措施,但文献中还没有任何对其的解释。我们猜测,后缘形状的变化使得其下游的平均流的稳定性发生了变化,从而大大降低了由不稳定性产生的大尺度涡的增长率。本文将研究这一问题。作为第一步,先以一薄平板两侧不同速度来流在平板后缘下游形成的平面剪切层为研究对象。分别采用直接数值模拟方法和稳定性分析研究有平板后缘有裙边和无裙边的情况,并进行比较。数值模拟发现,对于无裙边情况,尾缘后存在非定常的涡,其频率正是由平均流的稳定性分析给出的最不稳定的二维剪切模态的频率。而对有裙边情况,则不存在二维模态。而对三维平均流的全局稳定性分析显示,所得三维最不稳定模态的增长率,显著小于无裙边的最不稳定模态的增长率。数值模拟结果也证实了这一结论。本文还对不同涡所对应的声源进行了分析和比较。

引文