● 摘要
随着现代航空事业的发展，飞机发动机涵道比越来越大，同时叶轮机械噪声在发动机噪声中的比重也在增大。转/静干涉噪声是叶轮机械噪声的主要贡献者。转/静干涉噪声往往覆盖一个较宽的频率范围，采用单频阵风/翼型的干涉噪声模拟方法每次只能针对一个频率。本文发展了一种宽频阵风/翼型干涉噪声数值模方法。采用计算气动声学方法求解二维线化欧拉方程，频散相关保持格式为空间离散方式，时间推进采用优化的低频散低耗散的龙格库塔法（LDDRK46），采用高精度的完全耦合层（PML）边界条件及宽频时域阻抗边界条件。论文的主要工作包括以下几个方面：推导并发展了带源的PML边界条件。阵风/翼型干涉噪声的数值模拟很重要一点是如何引入阵风。直接将涡波（即阵风）加入内场会由于两端的间断引起额外的压力扰动而干涉数值模拟的准确性，本文在其他研究者相关经验的基础上推导了PML边界内引入声源的方法，并对单频阵风和宽频阵风的引入做了验证。结果与解析解很好吻合。应用两种方法数值模拟宽频阵风与NACA0012翼型的干涉噪声，并进行对比验证。首先采用PML边界内引入声源的方法计算宽频阵风与翼型的干涉噪声，其次，采用声散射方法数值模拟宽频阵风/翼型干涉噪声。最后，对两种方法均进行了验证。对宽频阵风/翼型干涉过程进行傅里叶分解，提出几个频率的结果与相应频率的单频阵风/翼型干涉结果对比。结果两者等值线图很好吻合，验证了两种方法的正确性。将宽频时域阻抗边界条件应用于宽频阵风/翼型干涉噪声计算。宽频涡波的引入采用带源的PML边界条件，翼型表面铺设声衬，采用宽频时域阻抗边界条件。同时也进行了FFT分解，与单频对比验证。结果两者等值线图很好吻合，说明了两种方法的正确性。这里本文还对与翼型表面铺设声衬这种控制声源产生的降噪效果进行了分析，方法是对比相同频率下固壁翼型与声衬翼型产生的干涉声场。