三段翼型气动噪声特性数值分析

采用混合计算气动声学方法对某三段翼气动噪声特性进行分析,气动声源采用IDDES方法模拟,噪声传播预估采用Curle方程。利用圆柱-NACA0012翼型绕流算例对数值算法进行验证,近场气动声源与远场气动噪声的预测结果和实验相吻合,IDDES方法可以精细捕捉涡脱落、分离和再附着等非定常流动现象,能为气动噪声的预测提供足够精确的声源信息;采用Curle方程能够准确高效地预测远场气动噪声,对低马赫数流动可以忽略四极子声源对远场的贡献。在此基础上,对来流迎角7.5°、马赫数0.17和雷诺数1.71×10^(6)的某三段翼气动特性和噪声特性进行预测,结果表明:襟翼表面脉动压力对噪声贡献最大,缝翼表面脉动压力对噪声贡献最小;1 000 Hz附近的低频噪声源于襟翼尾缘剪切层流动分离和尾涡脱落;缝翼凹腔内的涡脱落、融合和撞击主要诱发500 Hz以下的低频噪声;襟翼尾涡脱落和主翼后缘下方流动分离则产生4 500 Hz附近中频噪声。

非结构混合网格鲁棒自适应技术

数值格式、湍流模型和计算网格是影响CFD数值模拟精度的3个主要因素。结合流场信息的网格自适应技术具备动态优化计算网格的能力,被NASA列为未来CFD发展的一项关键技术。本文针对非结构混合网格,发展了网格单元分布优化、表面网格几何投影和空间网格协调匹配3项关键技术,建立了高鲁棒性几何保真的网格自适应系统。首先,为了提高自适应方法的鲁棒性和通用性,发展了基于标准面网格的多面体网格单元分布优化方法。其次,发展了仅依赖表面网格信息的局部曲面重构技术,采用参数点映射方法实现了新增表面网格点的几何投影,消除了自适应系统对几何CAD系统的依赖。再次,采用改进的距离函数方法实现了空间网格与投影后表面网格的快速匹配。最后,结合基于流场特征的自适应探测器,采用二阶格式的有限体积方法,开展了30P30N三段翼绕流和三角翼大迎角绕流的网格自适应数值模拟。结果表明,通过网格自适应对网格单元的分布进行优化后,流场求解的收敛性和模拟精度都得到了显著提高。