利用非定常燃氣流場數(shù)值模擬方法,研究超聲速噴流核心區(qū)及其外圍亞聲速區(qū)燃氣流動態(tài)分布和流動特性,在此基礎(chǔ)上利用歐拉方程條件的伽遼金有限元方法以及FWH方法,實現(xiàn)并完成噴流噪聲傳播特性、輻射特性數(shù)值模擬。噴流噪聲數(shù)值模擬結(jié)果顯示:燃氣流推進初期,強噴流噪聲區(qū)域緊隨燃氣流前鋒;燃氣流場相對穩(wěn)定后,強噴流噪聲區(qū)域主要位于燃氣流等能區(qū)末稍,一些小尺度試驗的燃氣流激波系附近也存在較強噴流噪聲。這些強噴流噪聲主要由燃氣流前鋒帶動的大渦動態(tài)卷吸、燃氣流強湍流脈動以及激波擾動引起。受數(shù)值模擬網(wǎng)格分辨率影響,當前僅能保持中低頻段聲壓級數(shù)值模擬結(jié)果與實測結(jié)果總體接近。 

【文章來源】：宇航學(xué)報. 2020,41(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

噴流噪聲數(shù)值模擬研究方法框圖

圖1所示噴流噪聲數(shù)值模擬研究方法中,非定常燃氣流場數(shù)值模擬是噴流噪聲數(shù)值模擬的基礎(chǔ)和前提,但其依據(jù)的模型和噴流噪聲數(shù)值模擬模型必須聯(lián)合開發(fā),如圖2、圖3所示。從圖2、圖3可以看出,噴流噪聲數(shù)值模擬模型與燃氣流場數(shù)值模擬模型的主要差別在于是否包含燃氣流核心區(qū),噴流噪聲數(shù)值模擬模型不包含燃氣流核心區(qū),主要原因是當前超聲速氣流噪聲預(yù)示方法尚不成熟,發(fā)展的伽遼金有限元方法、FWH方法適用于亞聲速氣流噪聲傳播、聲輻射特性研究,也具有統(tǒng)一、規(guī)范的理論基礎(chǔ)。燃氣流場及噴流噪聲場實際建模過程中,規(guī)劃圖2、圖3所示燃氣流核心區(qū)域包絡(luò)了全部超聲速流動區(qū)域,也包絡(luò)了剪切速率極高的自由噴流邊界層以及下游部分高亞聲速(Mae≥0.8)區(qū)域,主要目的是立足亞聲速燃氣流流動區(qū)域數(shù)值模擬研究噴流噪聲分布特性及形成機理,使數(shù)值模擬結(jié)果具有一定可信度。

從圖2、圖3可以看出,噴流噪聲數(shù)值模擬模型與燃氣流場數(shù)值模擬模型的主要差別在于是否包含燃氣流核心區(qū),噴流噪聲數(shù)值模擬模型不包含燃氣流核心區(qū),主要原因是當前超聲速氣流噪聲預(yù)示方法尚不成熟,發(fā)展的伽遼金有限元方法、FWH方法適用于亞聲速氣流噪聲傳播、聲輻射特性研究,也具有統(tǒng)一、規(guī)范的理論基礎(chǔ)。燃氣流場及噴流噪聲場實際建模過程中,規(guī)劃圖2、圖3所示燃氣流核心區(qū)域包絡(luò)了全部超聲速流動區(qū)域,也包絡(luò)了剪切速率極高的自由噴流邊界層以及下游部分高亞聲速(Mae≥0.8)區(qū)域,主要目的是立足亞聲速燃氣流流動區(qū)域數(shù)值模擬研究噴流噪聲分布特性及形成機理,使數(shù)值模擬結(jié)果具有一定可信度。自由噴流非定常燃氣流場數(shù)值模擬程序主要基于計算流體力學(xué)發(fā)展的相對成熟的Roe-FDS隱式算法實現(xiàn),該程序給出燃氣流核心區(qū)包絡(luò)邊界上壓力、速度、密度脈動信息,作為聲源邊界條件,驅(qū)動后續(xù)噴流噪聲聲傳播數(shù)值模擬。噴流噪聲聲傳播數(shù)值模擬基于歐拉(Euler)方程開展,歐拉方程微分形式為:

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3126223