超音喷流大尺度结构发声机制的数值模拟及实验研究

长期以来，喷流噪声一直是气动声学的核心问题，由于湍流问题的困扰，经典的Lighthill声类比理论目前已经陷入困境。本项目拟采用计算气动声学数值模拟方法和实验测量手段研究接近完全膨胀超音喷流大尺度结构的发声机制，并同时模拟三个主要噪声分量(湍流混合噪声、宽带激波相关噪声和啸音)。数值模拟的关键是选取合适的湍流模式，在空间和时间两方面均采用低耗散和低频散的高精度格式，同时在远场采用无反射边界条件。对数值模拟和实验测量所获得的数据将采用标准正交分解技术进行动力学结构分析，重点关注大尺度不稳定波/激波/声波的相互作用的能量变化规律，以及喷流唇口对声波扰动的感受性问题，旨在阐明超音喷流噪声三个主要分量之间的联系和区别，并为降低和控制超音喷流噪声寻找关键物理参数和控制规律。由于迄今尚未见到同时数值模拟超音喷流噪声三个主要分量的研究工作，本项目的研究将具有显著的学术和工程应用价值。