平板上有限长方柱与圆柱噪声数值模拟对比研究

【作者】 江润沛； 张瑾； 刘沛清；

【机构】 北京航空航天大学航空气动声学工信部重点实验室；

【摘要】 本文应用大涡模拟(LES)与Lighthill声类比的混合方法模拟研究平板上树立的大于临界长径比(柱体高度/迎风面宽度)的大雷诺数有限长方柱和圆柱的绕流流动和噪声预测问题。首先,将方柱的流场、声场模拟结果与实验结果对比,验证了数值方法的有效性,模拟较为准确地预测了远场测点噪声的频率和幅值。接着,对比了相同长径比的方柱与圆柱的流场特性与远场噪声。结果表明两个柱体远场测点噪声均具有两个纯音,方柱后方的压力脉动主要集中在柱体的中下部,而圆柱的压力脉动在自由端附近更加明显且整体脉动幅度小于方柱;在瞬时流场中圆柱自由端的下洗涡稳定存在而方柱后的涡系呈破碎的条块状;方柱后方的湍动能显著大于圆柱,上述因素使方柱产生的噪声比圆柱的更大。最后,通过研究柱体后方若干位置的压力脉动以及与远场噪声频谱的相关性分析噪声纯音和涡结构的关系,并讨论了自由端下洗涡对噪声频谱的影响机理。更多还原