Page 40 - 《应用声学》2022年第6期

886 2022 年 11 月

声进行分析。图2为试飞中工况2 的稳定的过程，可 2.2 高度和速度的影响
以看出，在t 1 时刻和 t 2 时刻，飞行高度、速度基本一 研究表明湍流边界层噪声的幅值与动压和壁
致，而发动机转速分别为60%和80%。 面剪切应力有关 [12−16] 。其中，以动压为自变量的
壁面压力脉动均方值半经验公式如下：
t  t 
2
35000 ft 35000 ft 式(1)中，q = 1/2ρU 为来流动压，ρ为密度，U 为速
(1)
′2
p = (aq) ,
ᰴएnjᤴएnjԧү఻ᣁᤴ 0.7 Ma 度，a为常数。
2
0.71 Ma
从式 (1) 可以看出，飞行速度越大、高度越低
80%N1
(空气密度越大)，则动压越大，进而湍流边界层噪
60%N1 声越大。图 4 显示了飞行高度和飞行速度变化对 2
号测点处噪声的影响。可以看出，飞行高度降低
௑ᫎ 10000 ft 会导致湍流边界层噪声增加 3 dB 左右，飞
图 2 工况 2 稳定过程 行马赫数从 0.7 增加到 0.78，湍流边界层噪声会增
Fig. 2 Stability process of Condition 2 加 2 dB 左右。表 2 为根据式 (1) 估算的湍流边界层
对 t 1 时刻和 t 2 时刻各测点处的噪声谱进行对 噪声变化量，可以看出计算的结果与实测结果基本
比，发现发动机转速变化后，除 4 号测点外，其余测 一致。
点的噪声谱基本不变。因此，除 4 号测点外，其他
测点处的湍流边界层噪声淹没了发动机噪声。图 3
为 4 号测点 t 1 时刻和 t 2 时刻的噪声谱对比，可以看
出4号测点在发动机高转速下有一个明显的900 Hz 5 dB
左右的纯音，该纯音为发动机风扇叶片通过频率噪 Ҫဋ៨/dB
声，而宽带噪声谱基本重合。该点距离发动机风扇
较近，风扇前传噪声中宽带被湍流边界层噪声淹没，
ࢺц4 ࢺц3 ࢺц2
但是风扇叶片通过频率噪声较为突出，无法被湍流
边界层噪声淹没。其他工况下，发动机噪声对测点
20 200 2000
噪声的影响规律是一致的。因此，当前试飞工况下， ᮠဋ/Hz
发动机噪声仅对 4 号测点处的噪声有影响，叠加了 (a) ᰴएԫӑ
一个发动机纯音噪声，而发动机噪声对其他测点的
噪声没有影响，实测的单点谱可以被认为是湍流边
界层噪声的频谱特征。
5 dB
Ҫဋ៨/dB

5 dB
Ҫဋ៨/dB ࢺц1 ࢺц2

t  ௑҉
t  ௑҉
20 200 2000
ᮠဋ/Hz
20 200 2000 (b) ᤴएԫӑ
ᮠဋ/Hz
图 4 不同工况测点 2 的压力脉动对比
图 3 t 1 和 t 2 时刻测点 2 的压力脉动
Fig. 4 The fluctuation pressure of Point 2 at dif-
Fig. 3 The fluctuation pressure of Point 2 at time
ferent conditions
t 1 and t 2