非等熵喷管中间接噪声的物理模型：传递函数与稳定性

我们基于物理原理提出一个数学模型，用于预测具有耗散的喷管中所产生的声音。重点在于由温度非均匀性（亦称熵波）加速所产生的声音，即所谓间接噪声。首先，我们用摩擦因子对由流动回流与壁面摩擦引起的耗散建模，从而能够从守恒律导出准一维方程。该模型对紧凑喷管及具有空间尺度的喷管均适用。其次，将所提模型的预测与文献中可用的实验数据进行比较。第三，我们计算了一系列亥姆霍兹数与摩擦因子下的喷管传递函数。发现摩擦与亥姆霍兹数对反射波与透射波的增益/相位有显著影响。分析涵盖从亚声速到超声速 regime（含与不含激波）。由于非等熵效应以及亥姆霍兹数，尤其在亚声速—壅塞 regime 下，声学传递函数变化显著。最后，我们计算了喷嘴导叶的摩擦对热声稳定性的影响。发现摩擦与亥姆霍兹数可将热声稳定性从线性稳定 regime 改变为线性不稳定 regime。该研究为真实喷管中间接噪声的准确预测开辟了新可能，对噪声排放与热声稳定性均有意义。