亞音速射流宏觀聲場與介觀流動研究.pdf

1、射流引起的噪聲問題是氣動聲學(xué)及其工程領(lǐng)域的研究和計算難題，其中沖擊射流在工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，具有重大的研究價值。運用宏觀理論并結(jié)合介觀分子運動模型是解決該問題行之有效的途徑，也是目前的研究熱點。本文通過實驗測量了不同沖擊距離下的射流聲場，同時在宏觀尺度上使用能夠準(zhǔn)確捕捉?jīng)_擊射流流場渦結(jié)構(gòu)變化的大渦模擬(LES)模型，并利用FW-H模型對聲場進(jìn)行數(shù)值計算，對實驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果進(jìn)行了挖掘、處理和對比；在微觀尺度上利用介觀方法GKS模型對射流流

2、場編程計算，對不同稀薄度下的模型進(jìn)行了仿真計算。
　　為研究低馬赫數(shù)條件下射流沖擊圓錐形障礙物的氣動聲學(xué)特性，本文使用課題組自行設(shè)計搭建的射流噪聲試驗臺針對4個沖擊距離下的射流聲場進(jìn)行了遠(yuǎn)場實驗測量，并基于大渦模擬模型對其進(jìn)行了仿真計算，結(jié)果顯示聲場測量與數(shù)值結(jié)果吻合較好。從數(shù)值模擬捕捉到的沖擊射流渦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生、演化以及耗散的變化現(xiàn)象，分析了沖擊距離與遠(yuǎn)場聲壓之間的影響因素及渦變化與聲源分布關(guān)系，發(fā)現(xiàn)影響沖擊射流的主要噪聲源與沖擊距

3、離具有很強(qiáng)的相關(guān)性。研究表明：障礙物位于10De位置處時所接收到的聲壓級值最大，此時影響沖擊射流的主要噪聲源為旋渦脫落引起的具有寬頻帶特性的偶極子噪聲源；當(dāng)沖擊距離較遠(yuǎn)時，主要聲源為具有低頻特性的自由射流段渦環(huán)配對所產(chǎn)生的四極子源。
　　本文構(gòu)造了適合模擬遠(yuǎn)場條件下的二維氬氣體射流低速流場動理學(xué)GKS(Gas-kinetic Scheme)模型，通過引入虛擬網(wǎng)格簡化了遠(yuǎn)場邊界條件處理，目的在于將GKS方法拓展應(yīng)用于稀薄氣體下的射流