关于圆形多孔声学衬里的阻抗条件

背景：燃气轮机与航空发动机中的声学阻尼在很大程度上依赖于由空腔和穿孔面板组成的声学衬里。由于数百至数千个微小孔的重复，通过直接数值模拟预测衬里阻抗目前不可行。我们引入一种程序，用于数值获得静止粘性气体声学衬里的 Rayleigh 电导，并由此定义穿孔面板的声学阻抗。结果：所提出的方法解耦了在不同尺度上占主导的效应：(a) 单孔尺度上的粘性与不可压缩流动，(b) 孔阵尺度上的无粘与不可压缩流动，以及 (c) 波长尺度上的无粘与可压缩流动。利用匹配渐近展开方法，我们将不同尺度耦合，最终在宏观尺度上获得有效阻抗条件。为此，有效 Rayleigh 电导通过对单孔周围频域中非定常 Stokes 问题的数值求解得到，该问题在距孔口无限远处给定压力。它依赖于孔形状、频率、平均密度与粘度除以周期性单元面积。这使我们能够估计耗散损失与传输特性，并与 DLR Berlin 的圆形截面管道声学测试台上的声学测量进行比较。结论：提出了在单孔尺度上有效 Rayleigh 电导的精确且合理的定义，并以系统过程推导了宏观压力或速度的阻抗条件。与实验的比较表明，所推导的阻抗条件能很好地预测耗散损失。