Page 20 - 《应用声学》2022年第3期
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             噪声在全频段高于下游测点的噪声。空腔噪声传播                                综上,某开孔结构在 26000 ft、0.43 Ma 发生了
             过程中会受到大气吸声、距离衰减等影响,传播距                            流声共振,空腔内的压力脉动以1 阶频率为主,除空
             离增加一倍声压级降低 6 dB 左右。因此,高空中空                        腔底部的测点外,其他测点均只表现为单一频率的
             腔气动噪声不涉及远场噪声问题,主要是局部声载                            纯音。空腔内压力脉动的分布与剪切层的撞击和驻
             荷和舱内噪声问题,而在飞机起降阶段,还需考虑空                           波模态相关,腔底和后缘为较大区域。空腔外,扰动
             腔对远场噪声的影响。                                        将从空腔后缘向上游传播,上游噪声水平大于下游
                                                               噪声水平。流声共振发生时,剪切层的发展不同于
                                                               简单的涡脱落、撞击过程,表现出很强的沿深度方
                    ౏ื
                                                               向振荡特征,考虑是受腔体深度方向的驻波模态影
                                                               响。因此,流声共振现象是由剪切层的振荡与腔体
                               λ/2
                                                               驻波模态发生耦合共振产生的。

                                                               4 结论


              图 15  空腔中间截面的瞬时压力场 (35700 ∼ 36300 Pa)                (1) 半经验公式分析是一种快速的空腔噪声工
              Fig. 15 Pressure field in the midplane of the cav-  程预测方法。经典 Rossiter 公式对于圆形开孔结构
              ity(35700 ∼ 36300 Pa)                            自激振荡噪声频率的计算较为准确,结合空腔的驻
                                                               波模态计算公式,可以预测固定飞行高度下的空腔
                                                               流声共振发生工况。
                                           ঴ܦԍጟ/dB
                                         90  95  100  105          (2) 脱体涡模拟方法可以用于圆形空腔噪声的
                  180                               0
                                                               仿真计算,计算的结果与实验值吻合较好,其预测精
                                                               度适用于工程问题。
                   160                             20
                                                                   (3) 数值仿真表明流声共振发生时,空腔流场
                      140                       40
                                                               和声场特征受自激振荡和声学驻波共同影响。其中
                           120              60                 流场表现为剪切层沿深度方向的振荡,空腔内的压
                                100   80
                                 வՔᝈ/(°)                       力脉动分布则呈现出声学模态和剪切层撞击两种
                                                               特征,声场具有一定的指向性,上游声场较强。该现
                      图 16  距空腔 20 倍直径指向性图
                                                               象的发声机理主要是空腔驻波模态控制下的剪切
               Fig. 16 Directivity diagram of 20 times the diam-
                                                               层周期性拍打。
               eter from the cavity

                     100
                                           30OவՔᝈ                             参 考 文        献
                                           150OவՔᝈ
                     80
                                                                 [1] Czech M J, Crouch J D, Stoker R W, et al.  Cavity
                    PSD/(dBSHz -1 )  40                            12th AIAA/CEAS AeroAcoustics Conference, AIAA Pa-
                                                                   noise generation for circular and rectangular vent holes[C].
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                                                                   per, 2006.
                                                                 [2] Rockwell D, Naudascher E. Self-sustained oscillations of
                                                                   impinging free shear layer[J]. Annual Review of Fluid Me-
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                                                                   chanics, 1979, 11: 67–94.
                                                                 [3] Rossiter J E. Wind tunnel experiments on the flow over
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                                        1   2   3 4 5              rectangular cavities at subsonic and transonic speeds[R].
                                    f/kHz                          Farnborough: Royal Aircraft Establishment, 1964.
                                                                 [4] Reza T Z, Mahmood S, Amir K. Prediction of boundary
                        图 17  不同监测点的远场噪声
                                                                   layer transition based on modeling of laminar fluctuations
               Fig. 17  Far-field noise at different monitoring      using RANS approach[J]. Chinese Journal of Aeronautics,
               points                                              2009, 22(2): 113–120.
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