不同压比状态下超声速射流冲击斜板的声场/流场特性

为研究超声速射流冲击斜板的噪声特性及声源特性,针对不同压比下,超声速射流流场及声场分别进行了高频PIV(particle image velocimetry)测量与远场噪声测量。PIV测量结果可观测到激波格栅形成过程以及冲击斜板对它的影响。声场测量结果可捕捉到自由射流与冲击射流中不同的纯音频率随压比增加的转变过程。通过一一对比各纯音模态与流场模态,可区分各纯音模态的声源特性。结果表明:当压比在2.0~3.2之间时,共出现五种纯音模态:A模态纯音频率为剪切层大尺度涡脱落频率,此时流场呈现同轴模态;d模态和e模态中纯音频率主要为冲击纯音频率,且e模态出现时流场转化为螺旋模态,这是一种不稳定模态;当压比大于等于2.53时,纯音模态稳定成单一模态B,B模态纯音频率为啸叫频率,其流场结构转化回同轴模态,啸叫频率对斜板的存在与否不敏感;啸叫频率随着压比的增加逐渐减小,其二次谐频在基频幅值较小的方向上会出现一个强声波辐射。

不同冲击距离下斜板开槽对超声速射流冲击噪声的影响

航母舰载机尾流冲击偏流板的噪声辐射严重威胁着地勤人员的身心健康及航母甲板上精密仪器的安全,该问题可简化为超声速射流冲击斜板问题。通过高频粒子图像测速法(PIV)与远场噪声测量研究了不同喷口-斜板冲击距离下斜板表面凹槽结构对冲击噪声特性的影响,以探索凹槽结构的降噪机理及确定合适的尾喷管-偏流板冲击距离。结果表明:斜板表面开槽能有效降低冲击射流噪声,且降噪效果与冲击距离关系密切,当冲击距离为3~5倍喷口直径(L/d=3~5)时,开槽斜板在L/d=3.8时降噪效果最佳;开槽斜板能有效降低超声速冲击射流噪声主要缘于其对啸声具有良好的抑制作用;马赫数为1.12时,对于出口直径d=56 mm的圆形喷口而言,啸声主要声源区位于第4个激波格栅后边缘处,这与目前的普遍认知相符。合适的冲击距离下,凹槽结构刚好能影响该激波格栅,从而有效抑制啸声。