多孔渗透结构影响尾缘噪声的试验.pdf

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstrOnauticaSinIcaJun．252017VOI38No．6SSN1000—6893CN11-1929／Vhltp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb遁》buaa．edu．cn多孔渗透结构影响尾缘噪声的试验刘汉儒’，陈南树西北工业大学动力与能源学院，西安710072摘要：本文设计了一种尾缘(TE)上游多孑L渗透结构，通过在全消声低速射流风洞，利用远场麦克风测量研究了不同工况和材料物性下尾缘辐射噪声的影响。结果表明：所设计的多孔渗透结构产生了额外的方腔噪声特征，相对密度4．7％的泡沫金属所产生的附加噪声最小，颗粒状

2、多孑L材料比泡沫金属产生的附加噪声小。对称流动条件下多孔平板尾缘噪声中出现的方腔单音噪声特征，在人工非对称流动条件干涉下消失，表明压差推动渗流穿过表面是这种设计的关键。缩小人工非对称流动与非对称曲面翼型产生的压力条件之间的差异以及避免过大面积多孔设计是改进的方向。关键词：翼型噪声；多孑L材料；气动声学；人工压差；声学风洞中图分类号：V231文献标识码：A文章编号：looo一6893(2017)06一120746—11翼型尾缘噪声是航空飞行器、叶轮机械以及风力发电装置重要的噪声源。如何降低尾缘噪声一直是人们关注的热点问题。特别是湍流一尾缘噪声机理复杂，至今还没有研究清楚，对其降

3、噪措施还在研究之中[1]。但是，目前国内外已经有许多其他关于降低尾缘噪声技术的研究。Howe[2≈3理论分析了一种锯齿形尾缘处理降噪的效果，并且指出降噪效果受锯齿宽度和长度的影响。任露泉等[43通过数值模拟研究了带有仿生前缘圆弧齿状结构的NACA0015翼型的降噪机理，发现在雷诺数1．35×lO5流动条件下，这种结构在大部分频段都能够降低噪声5～10dB，且具有整流和控制分离的特性。Gruber等[I]试验研究了带不同尺寸锯齿的翼型尾缘结构对噪声的影响，降噪结果比Howe的理论预测值低，同时在低频区域降噪效果优于高频区。宫武旗等¨1试验研究了锯齿尾缘对风机气动噪声影响规律，结

4、果表明锯齿尾缘有明显降噪效果，正弦形锯齿较正三角形更好。Moreau和DOolan[71测量了带有锯齿尾缘平板的气动噪声和流场，在雷诺数1．6×105～4．2×105范围，发现高频窄带噪声能够降低13dB，认为原因是尾缘脱落涡的衰减。Liu等[81试验发现尖尾缘锯齿和带有沟槽的尾缘具有最有效的降噪效果。Chong和Vathylakis[9]试验研究发现锯齿尾缘降低宽频噪声的机理是尾缘涡结构和局部湍流边界层的干涉引起动量传输和剪切应力的再分配，从而引起了噪声辐射效率改变。仝帆等[10]采用大涡模拟与声类比的方法研究了尾缘锯齿对翼型自噪声的影响，窄带噪声最多可降低约16dB，但尾

5、缘锯齿对翼型气动性能有着不利影响。尾缘锯齿可以抑制层流边界层引起的涡脱落现象，并有效降低尾缘附近涡的展向相关性，这些是潜在的降噪原因。陈伟杰等[11]试验研究表明尾缘锯齿在大迎角状态下可以显著抑制边界层不稳定噪声。许影博等[12]在消声风洞试验研究表明，翼型尾缘附加刷毛是一种可行的降噪收稿日期：2016—09—05；退修日期：2016—10．08；录用日期：2016—12—02；网络出版时间：2016—12—2115：20网络出版地址：www．cnkinel／kcms／detail／11．1929．V20161221．1520．008．html基金项目：国家自然科学基金(51

6、506179)；中央高校基本科研业务费专项资金(3102016zY018)*通讯作者E—mai

7、：hrIiu@nwpuedu．cn引用梧武

8、翅汉儒．陈南错多孔渗透结构影响遥缘噪声的试验!J]．航空学撮．20{7．38(6)：120746．LIUHR．cHENNs÷Testone舱ctsol。0rousoermeab

9、esectlonontraillngedgenoise[Jj．ActaAeronauticaetAstronaulIcas{nIca．2017，38(6)：120746÷120746．1航空学报方案，尤其对中低频段具有比较明显的降低效果，刷毛的间距和长度是影响降噪

10、效果的重要因素。Finez等[131试验发现刷式尾缘能够减小边界层涡的展向相关长度达25％，降低3dB噪声。多孔尾缘处理能够产生类似的流体穿透作用，抑制边界层湍流转化为辐射声波的效率口4

11、。Howe[15]最早理论提出多孔尾缘具有降低噪声的可行性。Fink和Bailey[16]测试了多孔结构的尾缘襟翼和前缘缝翼，发现了2～3dB的噪声降低量。Geyer等[17。183用麦克风阵列测量了多孔渗透翼型的气动噪声，表明渗透性表面降低尾缘气动噪声的潜力，但是会降低升力增加阻力。最近，Clark等[1钉提出了一种