Page 16 - 《应用声学》2022年第3期
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             一致,纯音频率与实验值吻合较好,纯音和宽频噪声                           左右差异。在1000 Hz以上,本文的仿真结果随频率
             的幅值略小于实验值。Coreixas 和 Chicheportiche               衰减过快。针对纯音峰值的计算,本文的仿真结果
             分别采用格子玻尔兹曼方法 (Lattice Boltzmann                   相比Coreixas   [13]  的仿真结果与实验值更为接近。
             method, LBM) 和直接数值模拟 (Direct numerical                本文采用的基于 S-A 一方程湍流模型的 DES
             simulation, DNS) 对该空腔进行了仿真计算,其                    方法可以准确地识别空腔纯音噪声,其中计算的局
             中壁面压力脉动与实验同样有一定的差异                     [13−15] 。  部压力脉动幅值与其他学者的计算结果基本一致。
             在 20 ∼ 1000 Hz 的范围内,本文仿真结果与 Cor-                  因此,该方法可以用于研究工程实际中的圆形空腔
             eixas  [13]  的仿真结果基本一致,与实验值有 10 dB                噪声问题。

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                                     వ஡͌ᄾ                          వ஡͌ᄾ                            వ஡͌ᄾ
                  140                ࠄᰎፇ౧        140               ࠄᰎፇ౧         140                ࠄᰎፇ౧
                 PSD/(dBSHz -1 )  120          PSD/(dBSHz -1 )  120            PSD/(dBSHz -1 )  120


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                                  1   2  3 4 5                   1  2  3 4 5                    1   2  3 4 5
                              f/kHz                           f/kHz                           f/kHz
                            (a) 1Ղᄣ฾ག                      (b) 2Ղᄣ฾ག                       (c) 3Ղᄣ฾ག
                                          图 5  空腔壁面压力脉动谱的仿真和实验对比             [13]
                          Fig. 5 Simulation and experimental comparison of cavity wall pressure spectrum  [13]

             2 经验公式预测                                          率与试验结果吻合较好            [1] 。总体来说,对于工程实

                                                               际中的圆形空腔自激振荡噪声问题,Rossiter 公式
                 关于空腔的自激振荡和声学驻波频率,可以采
                                                               仍不失为一种快速、准确的预测方法。
             用半经验公式进行预测。其中自激振荡的频率主要
                                                                   关于圆形深腔的声学驻波现象,通常发生在腔
             取决于腔口的流场特性,随速度变化明显,与空腔深
                                                               体深度方向,理想边界条件下的空腔深度方向驻波
             度无关,而声学驻波频率主要与腔体形状、壁面和
                                                               模态频率为
             腔口的边界条件有关。
                 自 激 振 荡 的 纯 音 频 率 预 测 公 式 最 早 由                                f = n s c/4H,             (4)
             Rossiter [3]  提出:                                 其中,n s 为深度方向驻波阶数,c 为当地声速,H 取

                     f = (n − α)/(M + 1/K) × v/L,       (3)    空腔深度。
                                                                   值得说明的是,半经验公式只能预测空腔各阶
             其中,f 为空腔振荡频率;M 为来流马赫数;n 为自
                                                               噪声出现后的频率值,无法预测某阶频率的触发
             激振荡模态阶数;L 为空腔的长度;v 为来流速度;α
                                                               条件。
             和 K 为经验常数,α 与声波到达上游与随后的涡脱
             落之间的时间滞后有关,K 为涡运流速度和自由流                           3 开孔结构空腔噪声分析
             速度的比值。Rossiter 的公式推导是基于矩形空腔,
             而对于圆形空腔,前缘到后缘的流向长度不同,不同                           3.1  开孔结构噪声频率分析
             流向长度的流动参数也会有一定区别。因此,采用                                某型飞机的环控排气管路为开孔结构,位于前
             Rossiter 公式预测圆形空腔噪声更多是基于等效的                       机身区域。在一定工况下,开孔结构附近的舱内传
             思想。Czech用Rossiter公式预测波音777防冰孔噪                    声器可以监测到纯音信号,如图 6 所示。飞行过程
                                                 √
             声时,发现空腔长度取等效长度 L eff =                πD/2(D      中,开孔结构附近的纯音信号主要在 150 ∼ 250 Hz
             为圆形空腔直径) 时,预测的空腔自激振荡噪声频                           和 500 ∼ 600 Hz 间,纯音的频率和飞行参数相关,
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