空腔噪声及扰流板控制措施研究

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1、第2卷第3期航空工程进展Vo1．2NO．32011年8月ADVANCESINAER0NAUTICAISCIENCEANDENGINEERINGAug．2O11文章编号：1674—8190(2011)03—245—04，撇～fe_e耋，～一_n薹一．一S～空腔噪声及扰流板控制措施研究何飞，王明(中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所，成都610000)摘要：空腔噪声及其相关技术的研究在现代战机研发中具有重要意义。本文采用．㈣数值模拟的Ⅲ方k=法计算了长深比L／D=6的空腔在亚音速下的流动，分析了其发声的机理，以及空腔不同位置处声压的幅频和总声

2、压级特性，研究了在腔体前缘加装扰流板以抑制噪声的流动控制措施，并在此基础上进～一～一行了．一风一～一洞试_～一耋一验～．验一证诎_～呈一，计算及一～试验结果表明：该方法效果良好，且结构简单、实施方便，具有一定的工程实用价值。关键词：空腔噪声；扰流板；流动抑制中图分类号：V211．7文献标识码：AInvestigationofCavityAcousticsandSuppressionMeasureofSpoilerHeFei，WangMing．一M_●训∞薹d¨籼w_詈帅巾～'垂H一(ChengduAircraftDesignandResea

3、rchInstitute，AviationIndustryCorporationofChina，Chengdu610000，China)．m_耋协瓤m∞_一蚕_墓№一．一∞关于空腔噪声，国内的研究目前主要集中在机0引言理的探讨上_1。]，尚缺乏对噪声级的幅频特性和噪空腔流动在航空飞行器上是一个常见的现象，声抑制措施的研究。本文将通过数值模拟和风洞如起落架舱、炸弹舱等，近年来，随着军用飞机向隐试验的方法来对上述问题进行研究，并给出初步的身方向发展以及机载武器的小型化，武器内埋也逐定量分析结果。渐成为趋势，使得空腔流动现象在航空飞行器的研1计算

4、模型及数值方法发上显示出越来越重要意义。空腔在自由来流下将产生强烈的气动噪声，这本文的计算模型及网格如图1所示，模型长深种噪声会对飞机产生负面作用，主要有：①使得机比为L／D一6，属于典型的开式腔体，计算采用结体结构承受额外的非定常载荷，容易造成结构疲劳构化网格，腔内网格为60×120，为更好的捕捉腔损伤；②在强噪声环境下，腔内武器系统(特别是灵体口部的剪切流动现象，网格在该处进行了局部加敏元件)可能被破坏，发射精度也易受影响。密处理，图中方向为自由来流方向。数值计算应用ANsYSCFX软件，求解非定常的雷诺平均Navier—Stokes方

5、程(RANS)，湍流模型应用SST收稿日期：2011O4—03；修回日期：201106—21通信作者：何飞，befell073@163．com两方程模型。246航空工程进展第2卷重要标准，具体表述如下。厂L己，。。M。。+1／K式中：a一0．25；K一0．57；为振荡频率的模态阶数；f为对应的频率值。l5Ol4O／X1‰图1空腔计算模型及网格(L／D一6)13OFig．1Computationmodelandmeshofcavity(L／D=6)∞1201102空腔噪声的形成机理及幅频特性出100缸9080本文计算了亚音速Ma一0．6时的空

6、腔流动，70时间步长为△：1．0E一3S，非定常流场稳定后某60时刻的速度分布云图如图2所示。_●．150lO0150flitz图3空腔底部不同占位处的声压谱Fig．3Soundpressurefrequencyspectrumatbottomofcavity从图3可以看出，本文计算的声压谱密度峰值频率和Rossiter公式预测结果符合良好，从一个方《ifi

7、面说明了本文流场计算以及数据处理方法的正确图2某时刻的流动速度分布云图(Ma一0．6)性。另外，比较不同站位的声压谱密度可以发现：Fig．2Distributioncontouroff

8、lowvelocityatsometime①从脉动能量的频谱特性看，各占位处峰值频率基(Ma一0．6)本一致，脉动能量均主要集中在低频区域；②从脉动能量的空间分布看，离腔体后壁越近的位置，脉从图2中可以看出，由于壁面的突然拐折，流动幅值越高，图4给出的腔底总声压级分布也说明动在腔体前缘处分离，从而在腔体内部形成低速的了这一点，其中，在靠近腔体后壁处总声压级接近分离流，外部仍为高速自由来流，因此在流动的分17OdB，如此高的噪声必然会对腔体结构以及内部界面上(即腔体口部)形成了强烈的自由剪切层。装载物造成严重影响，必须采取适当的措施予以同时，

9、由于腔体后壁的存在，自由剪切层与之发生抑制。冲击作用，产生压力扰动并回传，压力扰动使得不稳定的自由剪切层振荡变形，并不断冲击腔体后壁，在冲击一压力扰动回传～剪切层振荡变形一再冲击