叶轮机噪声是航空发动机的主要噪声源,转静干涉离散单音噪声和湍流宽频噪声是它的组成成分。随着针对叶轮机转静干涉离散单音噪声抑制技术的日趋成熟,叶轮机湍流宽频噪声的重要性就日渐凸显。通常湍流干涉宽频噪声是叶轮机湍流宽频噪声的主要来源,而叶片尾缘噪声(自噪声)则决定了叶轮机湍流宽频噪声能够达到的最小值。然而实际上叶片尾缘噪声并不总是保持在很低的水平,尤其是当尾缘噪声的特殊现象:单音噪声出现时。针对叶轮机湍流宽频噪声,特别是尾缘噪声的特点、产生机理和抑制方法,本文开展了以下几个方面的研究工作:(1)将自由场环境下基于传声器阵列的声源识别测量方法扩展至普通室内环境下的声学测量中。(2)采用声源识别测量方法研究了微弯叶片前缘噪声与尾缘噪声的相对重要性问题、微弯叶片和大转折角叶栅的尾缘噪声特征、锯齿形尾缘对微弯叶片和大转折角叶栅尾缘噪声的降噪潜力。(3)采用流场/声场混合方法研究了微弯叶片、大转折角叶栅的尾缘噪声的产生机理,锯齿形尾缘对微弯叶片、大转折角叶栅尾缘噪声的降噪机理。(4)对现有的风扇、涡轮噪声经验预测模型的不足之处进行了改进和完善,以此研究了不同涵道比涡轮风扇发动机风扇宽频噪声的特征。通过上述实验和数值模拟研究得到了如下主要结论:(1)考虑混响、驻波、背景噪声以及喷流剪切层修正等影响因素后,即使在高背景噪声的环境下,通过合理设计的传声器阵列和合适的反卷积算法仍然能够得到清晰的目标声源的声场结果。(2)在本文的实验条件下,微弯叶片的前缘噪声和尾缘噪声都十分重要。0°攻角条件下,微弯叶片的前缘噪声与来流速度成6.5次方的比例关系,尾缘噪声与来流速度成5.1次方的比例关系,大转折角叶栅的尾缘噪声与叶栅出口气流速度成6.1次方的比例关系。锯齿形尾缘能够显著改变尾缘噪声的噪声特征,对于微弯叶片,尾缘噪声与来流速度的比例系数变为6.6,对于大转折角叶栅,该比例系数变为5.7。与此同时,锯齿形尾缘能够有效降低微弯叶片和大转折角叶栅的尾缘噪声:对微弯叶片尾缘噪声总声压级的降噪量最高约为9.2dB,对大转折角叶栅尾缘噪声总声压级的降噪量最高约为5.9dB。(3)流场/声场混合方法的计算结果发现,低湍流、中等雷诺数条件下,微弯叶片和大转折角叶栅吸力面层流边界层的分离转捩进程对其尾缘噪声的贡献十分重要。大转折角叶栅尾缘噪声的产生应包含两方面的物理机制:一方面与上游边界层内的气流扰动有关,另一方面与下游尾迹内的气流扰动有关。(4)流场/声场混合方法的计算结果发现,低湍流、中等雷诺数条件下,锯齿尾缘能够有效降低微弯叶片和大转折角叶栅的尾缘噪声,总声压级降噪量最大可达14dB。锯齿尾缘结构附近大尺度的流向漩涡是降噪效果的根源所在:一方面导致了叶片表面压力扰动幅值的降低,另一方面减小了尾缘附近流动的展向相关尺度,从而降低了尾缘噪声。此外,切开式的锯齿尾缘完全破坏了大转折角叶栅的钝尾缘结构,从而完全消除了涡脱落噪声。(5)随着涡轮风扇发动机工况的提高,风扇宽频噪声对风扇总噪声的贡献在逐步降低。不同极方向角不同工况条件下,风扇宽频噪声对总噪声的贡献最高可达90%,最低仅为5%左右。整体上看,涵道比越高,风扇宽频噪声对风扇总噪声的贡献越高。