涡扇发动机斜切喷口排气噪声抑制技术研究

摘要

喷流噪声是发动机噪声的主要噪声源之一。为了适应日益严格的飞机适航噪声标准，降低发动机喷流噪声是民用涡扇发动机设计时必须考虑的主要因素之一。针对这个背景，本文采用大涡模拟（LES）以及声学软件ACTRAN中的气动声学模块对喷流噪声的斜切喷管降噪进行了数值研究。分别选用分开排气系统和混合排气系统物理模型，研究分析了边界条件、斜切角度和斜切位置对排气喷流气动和声学特性的影响，同时对比分析了远场和近场噪声特征。研究结果表明：
　　1、在分开排气系统中，边界条件和斜切角度共同影响降噪效果，斜切位置影响声场分布。喷管斜切后增加喷流与大气的掺混作用，使湍流核心区长度有所缩短，有效的使湍流混合噪声由低频段向高频段转移，内涵喷管斜切后总声压级分布降低幅度约2-5dB。外涵喷管斜切后，喷流偏转明显，使得总声压级分布在上方局部出现升高现象，其余范围降噪幅值1-6dB。总体相较内涵斜切比外涵斜切降噪效果好，且斜切角度越大，降噪效果越明显。
　　2、在混合排气系统中，当喷管斜切时，流场中喷流明显发生了偏转，且斜切角度越大明显，湍流核心区长度也有所减小。总声压级分布也呈现了明显的不对称性，整体噪声较常规喷管减小幅值在2-6dB，且下方区域对比相应角度的上方总声压级有所减小，达到了减少噪声对地面的辐射作用。随着斜切角度的增大，降噪效果越明显。
　　3、通过远场和近场噪声比较发现，当监测点距离增加时声波发生衰减导致噪声明显减小，同时远场噪声更能体现出声场的指向性。

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注 释 表

第一章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究状况

1.3 本文研究内容

第二章 数值计算方法

2.1 ACTRAN软件中气动噪声计算方法概述

2.2 大涡模拟（LES）[54]

2.3 FW-H方程[55]

2.4 M?hring声类比

2.5 数值方法验证

2.6 本章小结

第三章 分开排气喷管斜切流场和声场数值模拟

3.1 计算模型与边界条件

3.2 边界条件对流场和声场的影响

3.3 内涵喷管斜切对流场和声场的影响

3.4 外涵喷管斜切对流场和声场的影响

3.5 远场和近场噪声对比

3.6 本章小结

第四章 混合排气喷管斜切流场和声场数值模拟

4.1 计算模型与边界条件

4.2 边界条件对流场和声场的影响

4.3 喷管斜切对流场和声场的影响

4.4 远场噪声和近场噪声对比

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 下一步展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果与发表的论文