以聲學超表面為研究對象,采用線性穩(wěn)定性理論,研究了聲學超表面導納幅值與相位對超聲速邊界層內(nèi)第一模態(tài)的影響。研究結(jié)果表明,當導納相位θ接近0.5π時,第一模態(tài)趨于穩(wěn)定;與此同時,在一定范圍內(nèi)導納幅值的增大能夠增強第一模態(tài)的穩(wěn)定性,但超出該范圍后幅值的增大會激發(fā)第一模態(tài)。在此基礎(chǔ)上,采用反向設(shè)計的思想,通過對聲學超表面微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸進行優(yōu)化設(shè)計,實現(xiàn)其在馬赫數(shù)為4的平板邊界層流動中抑制第一模態(tài)的目標。 

【文章來源】：航空科學技術(shù). 2020,31(11)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

縫隙型超表面的示意圖

反向設(shè)計思路首先通過不穩(wěn)定模態(tài)的無量綱角頻率確定抑制該模態(tài)所需的導納幅值和相位，再尋找滿足上述條件的聲學超表面結(jié)構(gòu)參數(shù)。以下各節(jié)中將采用這種設(shè)計思路。2.1 第一模態(tài)單頻抑制策略

為抑制80k Hz擾動頻率激發(fā)的第一模態(tài)，導納相位θ應(yīng)接近0.5π，幅值|A|應(yīng)盡量滿足式(11)。本文在以下參數(shù)空間中通過數(shù)值求解式(9)來計算所需的導納幅值與相位：0.1≤H*≤5mm,0.1≤Ar≤1.5,0.2≤n≤0.8。最終確定聲學超表面所需的幾何參數(shù)為：H*=0.35235mm,n=0.5246,Ar=1.5；此時x*=0.4m處導納幅值和相位分別為2.7552和0.5227π。為了驗證設(shè)計的聲學超表面的性能，圖6給出了擾動頻率為80k Hz的第一模態(tài)增長率。如圖6所示，在80k Hz下，經(jīng)過設(shè)計的聲學超表面使第一模態(tài)的增長率在流向各位置處都有所降低。

【參考文獻】：
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本文編號：3032295