【摘 要】
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低马赫数下,层流来流绕钝体如翼型和圆柱流动后,会与钝体壁面相互作用,在后缘处向远场辐射出气动噪声;为了控制翼型后缘气动噪声,研究者们采用了许多方法对其进行了广泛地数值与实验研究。目前的研究表明多孔介质能够有效地抑制翼型后缘气动噪声,但翼型的流动、噪声等问题会因多孔介质的存在而变得更为复杂。本文采用Large Eddy Simulation(LES)与Acoustic Analogy(AA)结合的方
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低马赫数下,层流来流绕钝体如翼型和圆柱流动后,会与钝体壁面相互作用,在后缘处向远场辐射出气动噪声;为了控制翼型后缘气动噪声,研究者们采用了许多方法对其进行了广泛地数值与实验研究。目前的研究表明多孔介质能够有效地抑制翼型后缘气动噪声,但翼型的流动、噪声等问题会因多孔介质的存在而变得更为复杂。本文采用Large Eddy Simulation(LES)与Acoustic Analogy(AA)结合的方法对翼型远场噪声进行预测,并验证了该方法的准确性。在雷诺数为8e~5、来流速度为50m/s的条件下,先采用LES方法对SD7003翼型流场信息进行了数值模拟,再采用AA方法对翼型远场气动噪声进行预测,LES方法的亚格子模型采用WALE模型。数值模拟结果显示实体翼型与全多孔翼型的流场信息以及远场噪声的数据均与实验数据较为吻合,表明LES与AA结合的方法用于翼型后缘气动噪声的数值计算有着不错地准确性。在翼型的后缘处使用6种不同渗透率的多孔介质材料,在不同来流迎角以及速度条件下,分析了多孔介质对翼型流场及噪声的影响规律,并研究多孔介质的降噪机理。结果表明,在来流迎角与来流速度分别为0°、50m/s时,多孔翼型的气动性能随着渗透率的增大而变差,多孔翼型整体声压级随着渗透率的减小先减小后增大,渗透率为5e-11m~2时多孔介质的降噪效果最佳。随着来流迎角的增大,多孔翼型的气动性能的损失也会随之增大;翼型表面大尺度相干结构的尺度会变大,其与翼型表面相互作用的位置也会向翼型前缘移动,导致翼型在前缘附近会出现一个很强的RMS压强脉动峰值,使得多孔翼型的整体声压值随之增大;但多孔材料的降噪幅值随着迎角的增大而减小,多孔材料的存在能够有效地削弱翼型表面的大尺度相干结构,使得实体翼型表面的RMS压强脉动峰值减小,从而抑制翼型远场噪声。随着来流速度的增大,多孔介质翼型的气动损失气动性能的损失也会随之增大,翼型表面的压力脉动会沿弦向一致增大,使得多孔翼型的整体声压值也随之增大;但多孔材料的降噪幅值与来流速度之间没有明显的规律。
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