基于预解式的湍流射流噪声建模

预解式分析在建模射流中的相干结构方面已展现出令人鼓舞的结果，其与高保真大涡模拟（LES）中数据反演得到的对应结构相比表现良好。我们将预解式分析表述为一种声学类比，将近场预解式强迫与近场及远场压力联系起来。我们使用马赫数 0.9 和 1.5 的圆形等温射流的 LES 数据库，生成声场的多个实现集合，并将其投影到一组有限的预解模态上。在近场，我们在受限的声学输出域 $r/D = [5,6]$ 上进行投影，而远场投影则在以喷口为中心、半径为 100 倍直径的弧面（Kirchhoff 面）上进行。这使得 LES 实现可通过数据反演的低秩互谱密度矩阵在预解基中表示。我们发现，在斯特劳哈尔数 $St = [0-1]$ 和方位角波数 $m=[0,2]$ 范围内，单个预解模态即可重建声场中能量最高的区域。最后，我们给出一个简单函数，由此得到的秩-1 预解模型对两种射流的峰值噪声预测误差在 2dB 以内。