亚音速射流噪声源的经验模型

对湍流射流所辐射噪声的建模因其声学低效而困难：仅有极小部分的近场湍流动能作为声波传播至远场。因此，射流噪声模型必须准确捕捉隐藏在相对低效涨落中的这一微小且声学高效的成分。本文中，我们从大涡模拟数据中识别该声学高效的近场源，并据此构建预测模型。我们的方法采用分解子(resolvent)框架，其中源以非线性涨落项的形式作为对线性化 Navier-Stokes 方程的强迫。首先，我们识别出在 Mach 0.4 射流中，当被分解子算子作用时能产生声场中主导谱 proper正交分解模式的强迫。其次，通过仅保留具有超音速相速度的部分来隔离该强迫的辐射分量。该分量占总强迫能量不到 0.05%，却产生了大部分声学响应，尤其在峰值（下游）辐射角度。最后，我们针对所识别的声学高效强迫分量提出一种经验模型。该模型在其他 Mach 数和飞行流条件下进行了测试，并在一系列频率、下游角度和飞行条件下以 2 dB 精度预测噪声。