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矩形射流激波啸叫机理实验研究

声学学报 2024年第5期49卷 1083-1090页

作者：张俊龙覃晨赵佳锡中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室绵阳621000

为了解超声速欠膨胀射流激波啸叫噪声的产生机理,基于宽高比10∶1的矩形收缩喷管射流模拟实验装置,采用远场噪声测试及近场流动纹影测量相结合的方法,研究了超声速射流激波格栅结构的非定常运动规律,及其与大尺度旋涡相互作用产生啸叫... 详细信息

为了解超声速欠膨胀射流激波啸叫噪声的产生机理,基于宽高比10∶1的矩形收缩喷管射流模拟实验装置,采用远场噪声测试及近场流动纹影测量相结合的方法,研究了超声速射流激波格栅结构的非定常运动规律,及其与大尺度旋涡相互作用产生啸叫噪声的过程。实验结果表明不同方位激波啸叫噪声的产生机制存在差异,射流上游和侧边方向的激波啸叫主要是由大尺度旋涡与激波格栅尖梢相互作用而形成的弧形脉冲声波,而下游方向的激波啸叫噪声主要由马赫波辐射引起。实验探究了超声速射流激波格栅结构的非定常运动激发激波啸叫弧形脉冲波的过程,并采用高斯调制的弧形脉冲序列对激波啸叫噪声进行模拟。结果表明,激波啸叫弧形脉冲声波的离散性质以及多声源机制会导致高阶激波啸叫噪声的产生。

关键词：射流噪声矩形射流激波啸叫高速纹影

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旋涡声散射特性的尺度效应数值研究

物理学报 2021年第10期70卷 184-193页

作者：马瑞轩王益民张树海武从海王勋年中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室绵阳621000

以声波为主要表现形式的膨胀过程和以旋涡为主要表现形式的剪切过程之间的非线性耦合问题一直以来都是流体力学的研究热点.尤其是旋涡对声波的散射问题,具有重要的科学意义与工程应用背景.本文通过线性紧致格式直接数值求解二维欧拉方程... 详细信息

以声波为主要表现形式的膨胀过程和以旋涡为主要表现形式的剪切过程之间的非线性耦合问题一直以来都是流体力学的研究热点.尤其是旋涡对声波的散射问题,具有重要的科学意义与工程应用背景.本文通过线性紧致格式直接数值求解二维欧拉方程,获得了平面声波穿过均熵Taylor涡的散射特性.与之前经典文献中的标准算例比较,结果极其吻合,直接验证了研究所采用的高精度高分辨率空间差分和时间推进格式以及远场无反射边界条件(缓冲区)的计算方法在时域同时解析动力学量和声学量(量级远远小于动力学量)的有效性.通过引入散射截面,将全区域的散射分为长波近似区、共振散射区和几何声学区.针对每个子区域,重点分析了无量纲尺度量旋涡强度和长度尺度比对散射声场的影响,给出了散射声场关于上述两个关键无量纲参数的尺度律关系,并且得到了极低马赫数极大波长时散射声场的分布函数.在此基础上给出了关于旋涡声散射物理机制的一种解释.

关键词：声散射旋涡强度长度尺度比尺度律

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旋涡声散射的空间尺度特性数值研究

物理学报 2021年第19期70卷 99-111页

作者：王益民马瑞轩武从海罗勇张树海中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室绵阳621000

旋涡对声波的散射问题是声波在复杂流场中传播的基本问题,在声源定位、声目标识别及探测、远场噪声预测等方面具有重要的学术研究价值和工程应用价值,如飞行器的尾涡识别、探测及测距,湍流剪切流中声目标预测,声学风洞试验中声学测量和... 详细信息

旋涡对声波的散射问题是声波在复杂流场中传播的基本问题,在声源定位、声目标识别及探测、远场噪声预测等方面具有重要的学术研究价值和工程应用价值,如飞行器的尾涡识别、探测及测距,湍流剪切流中声目标预测,声学风洞试验中声学测量和声源定位等.声波穿过旋涡时会产生非线性散射现象,其物理机理主要与声波波长和旋涡半径的长度尺度比相关.本文采用高阶精度高分辨率线性紧致格式,通过求解二维非定常Euler方程,数值模拟了平面声波穿过静止等熵涡的物理问题.通过引入声散射截面法,分析了不同声波波长与旋涡半径的长度尺度比对声波脉动压强、声散射有效声压以及声散射能量的影响规律.研究表明:随着声波波长与旋涡半径的长度尺度比逐渐增加,旋涡流场对声场的影响逐渐减弱,声散射有效声压影响区域先逐渐增大随后逐渐减小,声散射能量最大值呈现4种不同的变化阶段.

关键词：声散射静止等熵涡声散射截面长度尺度比

气动噪声源频域自适应区域积分算法及风洞试验应用

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振动与冲击 2023年第19期42卷 162-171页

作者：赵佳锡章荣平张俊龙李征初宋玉宝中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000

声源区域积分算法是风洞试验中提取飞机组成部件气动噪声源特征的有效数据处理方法。传统声源区域积分算法的积分区域固定,但是飞机机体的气动噪声分布特征会随频率发生明显变化,导致积分结果存在较大误差。为提高频域分布特征变化的声... 详细信息

声源区域积分算法是风洞试验中提取飞机组成部件气动噪声源特征的有效数据处理方法。传统声源区域积分算法的积分区域固定,但是飞机机体的气动噪声分布特征会随频率发生明显变化,导致积分结果存在较大误差。为提高频域分布特征变化的声源积分结果准确性,提出了基于CLEAN-SC算法的频域自适应区域积分算法,核心思想是将声源积分区域离散划分,依据CLEAN-SC算法得到的子区域内最强声源位置进行积分区域的自适应优化,从而获取更准确的声源积分结果。通过仿真计算和声学风洞试验数据分析,频域自适应区域积分算法能够得到更为准确的声源积分结果,对于机体气动噪声等动态声源具有更好的适用性。

关键词：气动噪声风洞试验声源区域积分机体噪声

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基于简化射线模型的剪切层相位修正方法

航空动力学报 2018年第10期33卷 2458-2464页

作者：张军陈鹏张俊龙卢翔宇中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000

给出了基于简化射线模型的三维有限厚度风洞剪切层相位修正方法,利用数值模拟结果对该方法的物理依据进行了解释,并将其与传统的Amiet方法和平均马赫数法进行了对比研究,通过风洞试验对简化射线法的有效性进行了验证,最后给出了简化射... 详细信息

给出了基于简化射线模型的三维有限厚度风洞剪切层相位修正方法,利用数值模拟结果对该方法的物理依据进行了解释,并将其与传统的Amiet方法和平均马赫数法进行了对比研究,通过风洞试验对简化射线法的有效性进行了验证,最后给出了简化射线法对空间弯曲的剪切层的相位修正方法。结果表明:在来流马赫数小于等于0.3、测量角在40°~140°的范围内,当声源和传声器在同一个平面内时,对于风洞剪切层引起声波相位畸变修正,简化射线法、平均马赫数法和Amiet方法之间没有明显的差别,三种方法之间的相对误差小于1%。

关键词：简化射线模型剪切层相位修正传声器阵列声源定位空间弯曲剪切层

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对转螺旋桨气动力和气动噪声风洞试验技术

航空动力学报 2024年第5期39卷 198-207页

作者：陈正武姜裕标赵昱卢翔宇仝帆中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000

针对对转螺旋桨气动力和气动噪声性能评估和优化研究需求,依托声学风洞,研发了1套大功率对转螺旋桨动力模拟试验装置,并发展了对转螺旋桨气动力和气动噪声风洞试验数据处理方法。对转螺旋桨动力模拟试验装置由300 kW电动机提供动力输入... 详细信息

针对对转螺旋桨气动力和气动噪声性能评估和优化研究需求,依托声学风洞,研发了1套大功率对转螺旋桨动力模拟试验装置,并发展了对转螺旋桨气动力和气动噪声风洞试验数据处理方法。对转螺旋桨动力模拟试验装置由300 kW电动机提供动力输入,由齿轮箱实现增速和内外传动轴反向旋转,由旋转轴天平测量气动力。装置完成研制后,在5.5 m×4 m声学风洞开展了对转螺旋桨气动力和气动噪声试验。结果表明对转螺旋桨动力模拟试验装置的转速控制精度优于0.5 r/min,传动效率达到97.7%,装置运行平稳、可靠;对转螺旋桨试验的拉力系数重复性精度优于0.002 1,功率系数重复性精度优于0.002 2,气动噪声重复性精度优于0.5 dB。

关键词：对转螺旋桨开式转子气动噪声声学风洞旋转轴天平

航空声学风洞3/4开口试验平台地板对远场噪声测量的影响

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航空学报 2016年第8期37卷 2574-2582页

作者：张军陈鹏雷红胜张俊龙李征初中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室绵阳621000 空气动力学国家重点实验室绵阳621000

利用Kirchhoff-Helmholtz声学理论建立了地板声波反射问题的时域理论模型,推导了地板面上反射波的幅值函数和延迟时间的表达式,并引入了恰当的数值方法对反射声场进行求解,理论方法的正确性得到了实验结果的验证。以典型的高斯调制正弦... 详细信息

利用Kirchhoff-Helmholtz声学理论建立了地板声波反射问题的时域理论模型,推导了地板面上反射波的幅值函数和延迟时间的表达式,并引入了恰当的数值方法对反射声场进行求解,理论方法的正确性得到了实验结果的验证。以典型的高斯调制正弦波脉冲和连续正弦波为例,用建立的理论方法对噪声信号的传播过程和平台地板对远场噪声测量的影响进行了数值模拟研究,结果表明:地板的存在将使得远场接收到的噪声信号中出现直达波和反射波,反射波包含了中心波和边缘波。在低频段,地板宽度增加,远场噪声声压级增大;在高频段,地板宽度增加对远场总噪声级影响不明显。对于高速列车(HST)模型,车底位置的声源比车顶位置的声源在高频段受到地板反射的影响更大。

关键词：声学风洞 3/4开口地板噪声测量声场 Kirchhoff-Helmholtz方法

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多孔前缘抑制圆柱-翼型干涉噪声实验

航空动力学报 2022年第9期37卷 1807-1814页

作者：王勇郝南松赖庆仁李文建中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所四川绵阳621000

为了抑制圆柱-翼型干涉噪声,提出了仿生多孔前缘结构的降噪措施,并在0.55 m×0.4 m声学风洞中进行了实验验证。针对典型构型,对比确定了多孔金属泡沫降低圆柱-翼型干涉峰值噪声和中高频噪声的效果。3种不同ppi(pores per inch)值多孔金... 详细信息

为了抑制圆柱-翼型干涉噪声,提出了仿生多孔前缘结构的降噪措施,并在0.55 m×0.4 m声学风洞中进行了实验验证。针对典型构型,对比确定了多孔金属泡沫降低圆柱-翼型干涉峰值噪声和中高频噪声的效果。3种不同ppi(pores per inch)值多孔金属泡沫的详细声学测量结果表明,所提出的多孔前缘结构能在翼型迎角为0°和10°时,分别降低最多4.10 dB和4.67 dB的圆柱-翼型干涉峰值噪声,且能明显降低峰值频率右侧的中高频噪声;多孔材料的占比越大、ppi值越小,整体降噪效果越好。

关键词：多孔材料前缘圆柱-翼型干涉噪声噪声抑制气动噪声

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基于PIV速度场测量的压强梯度计算

航空动力学报 2017年第6期32卷 1491-1504页

作者：王勇陈鹏黄奔郑谢中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000

介绍了基于PIV速度场测量结果计算压强梯度的基本原理和3种不同的计算方法,并通过对流高斯涡模型系统研究了离散格式选取、PIV参数设置和流场特征等对压强梯度计算的影响.结果表明:PIV速度测量的精度是压强梯度计算的关键性影响因素,1%... 详细信息

介绍了基于PIV速度场测量结果计算压强梯度的基本原理和3种不同的计算方法,并通过对流高斯涡模型系统研究了离散格式选取、PIV参数设置和流场特征等对压强梯度计算的影响.结果表明:PIV速度测量的精度是压强梯度计算的关键性影响因素,1%噪声对结果的影响比其他过程高约2个数量级;时间分辨率和空间分辨率的设置并非越高越好,而是有个合适的中间值;拉格朗日方法在大多数情况下优于欧拉方法,但当流动结构较复杂时性能较差,应根据流动类型和流场特征合理选取压强梯度计算方法.

关键词：粒子图像测速(PIV) 压强梯度离散格式压强估计远场噪声预测