通过喷嘴边界层产生条纹实现喷流噪声减小
流体动力学
2026-01-14 v2
摘要
我们研究了从加入内表面圆柱状条纹的喷嘴所喷出的湍流喷流的流体动力学和声学场。这些条纹设计用于在喷嘴湍流边界层中促进稳定条纹的显著生长。也研究了基线光滑喷嘴进行比较。使用方位绕道阵列进行声学测量，Mach数范围为0.4 ≤ M_j ≤ 0.9。发现加入条纹的喷嘴可将发射声音水平降低最高可达3 dB/St。就总声压水平(OASPL)而言，在20° ≤ θ ≤ 90°的所有测量极角处均观察到最高可达3 dB的降低。对M_j = 0.7的喷嘴进行时间分辨粒子图像测速(TR-PIV)实验，以测量横向平面三个速度分量的系列。对准点周期流场应用Floquet基 Fourier分解，然后采用谱正交形态分解(SPOD)提取一致结构。将带条纹喷嘴和无条纹喷嘴所得结构进行比较，显示条纹显著增强了条纹结构,同时抑制了Kelvin-Helmholtz(K-H)波束。采用基于单向纳维尔-斯托克斯方程(OWNS)的线性模型探索底层放大机制以及这些机制如何受条纹影响。该模型再现了数据中观察到的生长-抑制机制，表明条纹引起的平均流动变化可减少与线性空间生长机制相关的噪声产生一致结构的放大。
引用
@article{arxiv.2503.17748,
title = {Jet-noise reduction via streak generation in the nozzle boundary layer},
author = {Filipe R. do Amaral and Petrônio A. S. Nogueira and Igor A. Maia and André V. G. Cavalieri and Peter Jordan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.17748},
year = {2026}
}
备注
45 pages, 41 figures