本文關(guān)鍵詞： 鋸齒射流 大渦模擬 線性空間不穩(wěn)定性　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：發(fā)動(dòng)機(jī)的噴流噪聲是航空飛行器的主要噪聲源之一,通過(guò)將圓形噴管更改為鋸齒形噴管進(jìn)而將圓形射流轉(zhuǎn)變?yōu)殇忼X形射流可有效降低射流的低頻噪音。本文工作通過(guò)數(shù)值模擬與穩(wěn)定性分析的方法對(duì)鋸齒射流降低低頻噪聲的機(jī)理進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括:(1)采用RANS與LES結(jié)合的辦法,研究了不同鋸齒形噴管的射流噪聲,詳細(xì)考察了噴管構(gòu)型對(duì)于射流近場(chǎng)流動(dòng)以及遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲的影響,從流場(chǎng)大尺度結(jié)構(gòu)變化的角度討論了鋸齒射流噪聲降低的原因。研究結(jié)果表明:1)鋸齒射流促進(jìn)了流動(dòng)混合,加速了射流中心區(qū)的衰減,減小了勢(shì)核區(qū)處的湍流脈動(dòng)強(qiáng)度以及流動(dòng)的間歇性;2)鋸齒射流的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲在低輻射角度上相比于圓射流可低3分貝,通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)壓力脈動(dòng)的周向Fourier分析發(fā)現(xiàn)降噪效果最好的鋸齒射流的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲在各階周向模態(tài)上相比圓射流均有所降低;3)使用POD方法提取了流動(dòng)中的大尺度相干結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)鋸齒射流的流動(dòng)減弱了流動(dòng)的相干性。(2)研究了鋸齒射流(6齒)以及圓射流的的空間不穩(wěn)定性,考慮了擾動(dòng)頻率以及基本流流向位置的影響,基于線化歐拉方程考察了射流中不穩(wěn)定模態(tài)的空間波包結(jié)構(gòu),對(duì)比了兩種射流不穩(wěn)定波包的發(fā)聲效率。研究結(jié)果表明:1)6齒射流在近噴口位置具有三類不穩(wěn)定特征模態(tài),他們分別由徑向剪切作用、周向剪切作用以及徑向剪切與周向剪切共同作用主導(dǎo);2)徑向剪切易產(chǎn)生高頻不穩(wěn)定模態(tài),而周向剪切產(chǎn)生低頻不穩(wěn)定模態(tài);3)遠(yuǎn)離噴口時(shí)鋸齒射流最不穩(wěn)定模態(tài)增長(zhǎng)率要比圓射流小,鋸齒射流中不穩(wěn)定波包發(fā)聲效率明顯小于圓射流�？偨Y(jié)而言,鋸齒射流不穩(wěn)定波包特征的變化可以反映聲輻射效率的變化。
[Abstract]:Jet noise is one of the main noise sources of aeronautical aircraft. The low frequency noise of the jet can be effectively reduced by changing the circular nozzle into a zigzag nozzle and then turning the circular jet into a sawtooth jet. In this paper, numerical simulation and stability analysis are used to reduce the low frequency of the jagged jet. The mechanism of frequency noise is studied. The main contents include: 1) adopting the method of combining RANS with LES. The jet noise of different zigzag nozzles is studied, and the influence of nozzle configuration on the near field flow and far field noise of jet is investigated in detail. From the point of view of the large scale structure change of the flow field, the causes of the noise reduction of the jagged jet are discussed. The results show that the sawtooth jet promotes the mixing of the flow and accelerates the attenuation of the central region of the jet. The intensity of turbulence pulsation at the potential region and the intermittent flow of the saw tooth jet are reduced by 3 decibels compared with the circular jet at the low radiation angle, and the far field noise of the zigzag jet can be reduced by 3 decibels compared with the circular jet at a low radiation angle. Through the circumferential Fourier analysis of the far-field pressure pulsation, it is found that the far-field noise of the sawtooth jet, which has the best noise reduction effect, is lower than that of the circular jet in each order. The POD method is used to extract the large-scale coherent structure in the flow. It is found that the flow of sawtooth jet weakens the coherence of flow. (2) the spatial instability of sawtooth jet with 6 teeth and circular jet is studied, and the effects of disturbance frequency and the position of basic flow direction are considered. Based on the linear Euler equation, the spatial wave packet structure of unstable modes in a jet is investigated, and the sound efficiency of two kinds of jet unstable wave packets is compared. The results show that there are three kinds of unstable characteristic modes in the near nozzle position. They are dominated by radial shear, circumferential shear, and radial shear and circumferential shear. The most unstable mode growth rate of sawtooth jet is smaller than that of circular jet, and the sound efficiency of unstable wave packet in sawtooth jet is obviously lower than that of circular jet. The change of unstable wave packet characteristics of sawtooth jet can reflect the change of acoustic radiation efficiency.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：V211;O358

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本文編號(hào)：1496074