真实剪切流剖面效应对小型三维管道中声学阻抗反演的影响

我们研究了真实剪切掠流对三维矩形管道中声传播的影响。我们表明，文献中关于剪切掠流对衬里管道中声传播影响的结论取决于这些研究中使用的流剖面，而一旦使用真实流剖面，就会得出显著不同的结论。我们特别关注大多数阻抗反演设施典型的小型管道，对于这些管道，速度梯度在管道横截面的相当大比例中是相关的。我们评估了将横截面中的速度分布简化为 either 一维 (二维展向无限管道) 或均匀流剖面的影响。考虑了三种流剖面，即 (i) 张量化双曲正切，(ii) 壁面律，以及 (iii) 来自 RANS 模拟的一种。这些流剖面被用作输入，在基于三维 Pridmore-Brown 方程程的数值模拟中执行原位阻抗反演实验。结果表明，只要正确考虑体积马赫数，真实流剖面可以用均匀或一维流剖面很好地近似声管道中的波传播，这与基于更简单流剖面的先前发现形成对比。本工作的关键结论是，如果粘性效应可忽略不计且声学阻抗是衬里壁面与掠流的好表示，那么简化为均匀流是合理的近似，传统反演方法足够准确。