基于广义声比拟理论和受限激励空间预解的声源分析

【作者】 折明萱； 万振华； 孙德军；

【机构】 中国科学技术大学工程科学学院近代力学系；

【摘要】 广义声比拟理论表明在任何真实流动中的波动与由适当的外部应力和能流扰动产生的线性无粘波动之间存在着精确的类比。将广义声比拟理论提出的线化非齐次欧拉(LIE)方程看作一个输入-输出系统,对此线性系统进行预解分析,预解激励模态对应声源,预解响应模态对应远场噪声,由此当基本流确定后即可得到经过LIE系统后增益最大的声源激励结构。考虑到这类结构可能在实际流动中并不存在,我们发展了一种在物理激励空间中进行预解分析的方法,也可以理解为使用流场模拟数据获取声源项时空相干信息并基于此对预解激励空间进行投影。该方法针对在流场中实际存在的声源结构进行分析,找出最为关键的部分,这部分声源结构发声是最为有效的,对其进行控制也将获得最显著的降噪效果。我们在圆柱绕流和射流中应用了此方法,圆柱绕流算例中展示了声源分析的全过程,成功识别到了远场噪声的频率等特征;另外,在射流中进行了声源分析,成功捕捉到远场噪声的频率及传播方向等特征,发现与远场噪声相关的声源主要集中在势核区结束后的一段区域,这与直接进行预解分析得到的喷口附近的最优扰动有显著区别,且获得的噪声特征更贴近真实流场。综上所述,本方法结合了声比拟方法与预解分析方法,在确保声源激励真实存在的前提下分析得出了对远场噪声增益最大的近场结构,可以为建立更准确的噪声模型与更高效的噪声控制方法提供指导。更多还原