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串列圆柱流场与声场的数值模拟研究

Numerical Simulation of Aerodynamic and Aeroacoustic Field of Tandem Cylinders

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【作者】 赵超李晓东

【Author】 ZHAO Chao;LI Xiao-dong;School of Jet Propulsion,Beihang University;

【机构】 北京航空航天大学能源与动力工程学院

【摘要】 采用脱体涡模拟与三维的Ffowcs Williams&Hawkings(FW-H)方程匹配的混合方法,数值研究高雷诺数下串列圆柱的流场与辐射声场。首先采用不同湍流模型的脱体涡模拟方法数值模拟串列圆柱近声场的非定常流动,结果表明,基于SST-kω湍流模型的脱体涡模拟方法能较好的模拟串列圆柱的流动特性,其近场非定常流动和平均流场都能与实验结果较好吻合。然后,以脱体涡模拟的近声场为基础,通过求解可穿透积分面的FW-H方程时域公式获得远声场信息,远场频谱特性与实验结果吻合较好。研究显示了脱体涡模拟与FW-H积分混合方法预测多钝体绕流气动噪声的精度与可行性。

【Abstract】 This paper investigates a hybridnumerical method via matching the 3D FW-H equation with the Detached Eddy Simulation(DES),to predict the sound field radiated by tandem cylinders at a high Reynolds number.Firstly,the unsteadynear sound field of tandem cylinders is simulated by DES method with different turbulence models.Numerical results show thatthe DES based on SST-kω model can resolve the flow properties of the tandem cylinders rather accurately.Both the mean flow and the unsteady flowagree well with experimental data.Then,the far sound field is predicted by solving a time-domain FW-H equation formula through a penetrable integration surface with the near field flow information as input.The predicted far sound field spectrum are in good agreement with the experimental results.This demonstrates the accuracy and feasibility of the DES and FW-H matching methodfor the prediction of aerodynamic noise from multi bluff body flows.

【关键词】 声学串列圆柱气动声学脱体涡模拟FW-H方程
【Key words】 acousticstandem cylindersAeroacousticsDESFW-H equation
【基金】 973课题资助:(2012CB720202)
  • 【会议录名称】 2012全国环境声学学术会议论文集
  • 【会议名称】绿色声环境——2012全国环境声学学术会议
  • 【会议时间】2012-10-29
  • 【会议地点】中国浙江杭州
  • 【分类号】O422.2
  • 【主办单位】中国声学学会环境声学分会、中国环境科学学会环境物理分会、全国声学标准化技术委员会、中国环境保护产业协会噪声与振动控制委员会、中国职业安全健康协会噪声与振动控制专业委员会
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