超音速平面撞击射流的声学特性

本文旨在研究超音速平面射流撞击平板所产生的纯音噪声与宽频噪声。考虑了对应于不同平板距离和撞击角度的五种情形。采用大涡模拟（LES）分析近场噪声。为此，我们使用低耗散低色散的有限体积求解器，其中无粘通量采用 AUSM 格式，时间离散采用三阶 Runge-Kutta 方法。远场噪声采用混合方法计算：声源与平均流由流体求解器提供，远场声压由声学求解器计算。该声学求解器采用谱/hp 有限元方法结合间断 Galerkin 投影求解声学扰动方程。本文揭示了撞击射流的多个重要方面。首先，获得了含非均匀基流影响的远场声场，这一点十分重要，因为现有文献中报道的远场声压大多未考虑基流或仅采用均匀基流。其次，利用模态分解技术研究撞击射流不同振荡模态与撞击纯音产生之间的关联，该分析也阐明了不同喷管到平板距离下并发周期的数量。最后，通过涡追踪方法揭示了相位滞后项与平板和喷管出口之间距离的关系，该观察有助于更好地理解发声过程。