低马赫数下锯齿形尾缘喷嘴的气动声学特性研究

摘要

锯齿形尾缘喷嘴是应用于航空尾喷管上的降噪技术，由于其具有降噪明显，推力损失小、加工简单等诸多优点，成为当前被动控制技术研究的热点。将锯齿形尾缘喷嘴技术应用到低马赫数条件下，对其气动和声学特性进行研究，对于降低包括排空噪声在内的工业噪声有很好的帮助作用。
　　本文采用实验和数值模拟相结合的方法，对低马赫数下锯齿形尾缘喷嘴的气动和声学特性进行了研究。分析了不同渗透度、不同齿数的锯齿形尾缘对射流流场、涡量场和湍动能分布的影响，以及射流远场噪声频谱和指向性的变化，对锯齿形尾缘改变流场结构并进一步影响声学特性进行了探索。本文的主要研究工作包括：
　　1.搭建了锯齿形尾缘喷嘴气动声学实验装置，设计并加工了不同的锯齿喷嘴。该实验装置主要由进气消声风洞和气动消声室组成，可以方便进行喷嘴的流场分析以及气动噪声分布的研究。设计加工的喷嘴主要用于分析锯齿渗透度和齿数对于射流流动和噪声的影响，剔除了锯齿形尾缘喷嘴其它参数影响，提高了研究针对性；
　　2.通过时空分辨的TR-PIV技术测量了锯齿形尾缘喷嘴和圆锥喷嘴的射流流场。分析了射流平均流场的轴向速度场、径向速度场和周向涡量场，同时对射流湍流强度分布等进行了处理，阐述了锯齿渗透度和齿数对于射流流动的影响；
　　3.采用数值分析的手段对锯齿形尾缘喷嘴和圆锥喷嘴进行了模拟。划分了非结构化的网格，在数值模拟软件中设定计算条件进行模拟计算。计算结果与实验结果进行了对比分析，进一步阐述了锯齿形尾缘喷嘴渗透度和锯齿数对于射流流场的影响；
　　4.对锯齿形尾缘喷嘴和圆锥喷嘴的远场噪声辐射进行了实验测量。在不干扰流动情况下，在远场喷射流动的轴向平面上布置了多个测量点，噪声1/3倍频程频谱和指向性分布结果，分析了锯齿形尾缘渗透度和锯齿数对于射流噪声辐射的影响，同时探讨了流动和声学的关联。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

符号说明

第一章 绪论

1.1课题意义及背景

1.2 研究现状

1.3 本文的主要研究工作

第二章 锯齿形尾缘喷嘴实验装置及研究方法

2.1 喷嘴设计

2.2 实验装置和测试方法

2.3低速消声风洞

2.4 TR-PIV测量锯齿形尾缘喷嘴出口流动

2. 5 声学测量设备

2. 6 数值计算方法

2. 7 本章小结

第三章 锯齿形尾缘喷嘴的射流流场分析

3.1锯齿形尾

3.2锯齿形尾缘喷嘴射流涡量场分析

3.3锯齿形尾缘喷嘴射流场湍流度分析

3.4射流速度流场的数值分析

3.5本章小结

第四章 锯齿形尾缘喷嘴的气动噪声分析

4.1 锯齿形尾缘喷嘴的噪声频谱分析

4.2 锯齿形尾缘喷嘴的指向性分布

4.3 本章总结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参 考 文 献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或已录用的论文