亚、超声喷管中声传播的数值模拟

摘要

采用计算气动声学方法研究了管道近声速区的声传播和声波与激波的相互作用问题.空间离散采用一种优化的高阶MacCormack格式,时间离散采用低耗散低频散的龙格-库塔方法,边界条件采用Giles的特征变量一维非定常无反射边界条件.计算结果与解析解进行了比较,表明:声波在亚声喷管里传播时,在Ma接近1的喉道处,逆流传播的声波幅值急剧增大;由于喉道的限制,在喉道的下游区域存在着反射现象;由于截面积的变化以及反射作用,经过喉道之后声波幅值削弱,起到了一定的消声作用.在超声喷管中声波与激波相互作用会使声波产生明显的相位变化.计算结果和解析解的精确吻合表明,计算中应用的这种高阶的MacCormack格式有很高的分辨率和很好的稳定性,适合声传播的计算.