粗糙元件降低机翼声音 Part I -- 实验调查

机翼周围的层流分离气泡会导致不稳定波的增长，这会增强机翼后缘的声学散射，形成反馈回路，产生声纹噪声。为降低后缘声纹噪声，采用粗糙元件阵列覆盖 NACA0012 机翼，实验在低迎角和中等雷诺数下进行。进行了气动声学和流动可视化实验，包含四种配置：基线光滑机翼、两种在机翼任一表面（压力侧或吸力侧）安装粗糙元件的配置，以及第四种在机翼两个表面同时安装粗糙元件的配置。粗糙元件由一排沿展向周期性间隔的圆柱构成，安装在机翼中弦位置附近。预期该粗糙元件阵列通过诱导湍流结构来稳定机翼分离层上的 Kelvin-Helmholtz 不稳定机制。通过油流可视化评估分离气泡，装有粗糙元件的情形显示在阵列圆柱下游生成湍流结构，扰动了分离气泡。声学测量结果显示，在雷诺数范围为 $0.6\times10^5$ 至 $2.5\times10^5$，迎角范围为 0 至 4 度时，声纹噪声有显著降低，甚至在某些情况下被完全抑制。