● 摘要
在工程实际中,预防并减少噪声显得尤为重要。随着现代技术的发展,气动噪声逐渐成为一种经常遇见的噪声源。本文主要研究了基于FW-H方程的积分方法在计算气动噪声中的应用。围绕着积分方法在计算气动噪声中的应用,本文主要进行了以下的工作:
本文首先推导了积分方法求解的气动噪声的基本方程FW-H和三维FW-H方程的时域解,给出了两种积分方法的求解思路,对单极子声源作为校核,对比分析了及分解和解析解,初步验证了积分方法在计算气动噪声中的适用性。
其次,采用大涡模拟(Large Eddy Simulation)模型和积分方法结合的混合方法,数值研究了二维空腔的流场和辐射声场。首先采用大涡模拟的方法数值模拟了二维空腔的非定常流动,然后以流场信息为基础,通过求解可穿透积分面的FW-H方程的时域公式获得远声场信息。探讨了空腔流动的自激振荡和二维空腔的发声机理。通过对比不同长深比和不同外形的空腔流动以及测点的声压信息,探讨了减小空腔噪声可行性措施。发现通过减小空腔的开口宽度和改变空腔前后缘的倾斜程度,使得空腔内的流动模式尽可能由尾涡模式向剪切层模式转变,可以有效的减小空腔噪声。
最后,在二维空腔模拟的基础上,数值模拟了三维空腔的非定常流动。然后采用FW-H积分方法,预测了三维空腔的气动噪声。通过对比分析三维空腔和二维空腔的结果,探讨了空腔流动的三维效应对流场和声场的影响。