题目：喷管间距对超音速圆形双喷流声场影响的数值模拟研究

近距离平行放置的两股超音速喷流在某些工况下会发生耦合，产生高强度的啸音，其幅值达到甚至超过160dB，远高于两个单喷流啸音幅值的叠加。本文采用计算气动学方法研究了超音速圆形双喷流耦合啸音现象。为了验证所采用的计算气动声学方法，首先模拟了完全膨胀马赫数1.19的单喷流啸音问题。数值模拟得到的激波系结构、啸音及其一阶谐频的频率和幅值都与实验符合的很好，表明该方法能够准确模拟超音喷流啸音问题。在准确模拟了单喷管喷流啸音的基础上，本文对完全膨胀马赫数1.36、喷管轴线距离(S)分别为2.25和3倍喷管直径(D)的双喷流进行了数值模拟，并对同样工况下的单喷流进行了计算以作比较。数值模拟得到的啸音及其一阶谐频的频率都与实验符合的很好。在幅值预测方面，S=2.25D算例中，啸音的幅值比实验值小8dB，数值模拟的双喷流的耦合强度比实验弱，有待进一步的改进，一阶谐频的幅值与实验符合的很好；S=3D算例中啸音的幅值与实验符合的很好。对双喷流的平均流场分析结果表明，双喷流下游的激波位置会偏离喷管的中心轴线；喷管间距越小，激波偏离程度越大，同时喷流剪切层发展速度越快。本文采用了动力学模态分解方法对喷流核心区压力场进行分析。结果表明S=2.25D时，喷流核心区的一阶模态是以两个喷管间区域的中心线为对称轴线的对称模态；但是每个喷流中的一阶模态仍然是摆动模态，二阶模态为两个喷管各自的摆动模态。S=3D时，喷流核心区的一阶模态为两个喷管各自的摆动模态；二阶模态为两个喷管各自的旋转模态。双喷流中二阶模态的主要部分位于第二个和第四个激波之间，而同样工况下单喷流的二阶模态位于第四个和第六个激波之间，这表明双喷流的耦合使得二阶模态移动到强激波系区域，加强了二阶模态与激波系的相互作用，这也是啸音二阶模态幅值剧增的原因。