《亞、超音速射流中不穩定波和相干結構的噪音產生機理》是依託天津大學，由吳雪松擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：亞、超音速射流中不穩定波和相干結構的噪音產生機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳雪松
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面臨不斷增長的航空旅客、貨運流量和更嚴的噪音限制規定，民用航空工業迫切需要大幅度地降低飛機噪音。設計低噪音飛機關鍵依賴於對噪音產生機理有更好的理解。射流噪音的產生被認為與不穩定波(層流情形)和相干結構（湍流情形）緊密相關。氣動聲學的漸近理論已經能夠比較成功地揭示亞、超音速層流射流完全發展區中的不穩定波是如何產生噪音的。最近的實驗研究進一步證實湍流射流中相干結構的特性與平均流剖面的不穩定模態高度相似，後者在很大程度上代表相干結構。受這一重要實驗發現和最近理論進展驅動，本項目將把相干結構和不穩定波產生噪音的機理和過程，在氣動聲學漸近理論這一數學框架內，統一地加以處理。具體內容包括：研究亞、超音速射流近場剪下層中多波相互作用的發聲機理和特性；提出並驗證描述相干結構非線性動力學的數學模型；將相干結構動力學模型用於湍流射流的發聲機理研究；發展基於非線性PSE與漸近理論相結合的射流噪音預測方法。
結題摘要
不斷增長的航空旅客、貨運流量和更嚴的噪音限制規定，迫切要求民用航空工業大幅度地降低飛機噪音。設計低噪音飛機依賴於對噪音產生機理有更好的理解。射流噪音是飛機噪音的主要部分，它的產生被認為與不穩定波(層流情形)和相干結構（湍流情形）緊密相關。氣動聲學的漸近理論已能比較成功地揭示亞、超音速層流射流完全發展區中的不穩定波是如何產生噪音的。最近的實驗研究進一步證實湍流射流中相干結構的特性與平均流剖面的不穩定模態高度相似，後者在很大程度上代表相干結構。受這一實驗發現和最近理論進展驅動，本項目把相干結構和不穩定波產生噪音的機理和過程，在氣動聲學漸近理論這一數學框架內，統一地加以處理。主要研究內容，重要結果和意義如下。（1）基於對層流穩定性的非線性臨界層理論推廣，提出描述湍流自由剪下流中相干結構非線性動力學的數學模型, 該理論成功地描述了相干結構的最重要的特徵：‘渦卷繞 (vortex roll-up)’ 和非線性飽和，理論結果與有關實驗數據定性、甚至定量地相符。（2）在相干結構動力學模型的基礎上，分析了亞音速湍流混合層和軸對稱射流的發聲物理過程，發現相干結構（波包）非線性作用導致的非定常平均流直接輻射低頻噪音，由此了提供了噪音產生機理的第一原理描述。（3）提出描述亞、超音速射流近場剪下層中多波（螺旋波）相互作用和非線性演化的數學理論，並分析了其 發聲機理和特性。（4）正在發展基於非線性PSE與漸近理論相結合的射流噪音預測方法：推廣被廣泛採用的非線性PSE來預測寬頻譜相干結構演化，並根據漸進理論結果計算聲場。以上結果為控制相干結構及其噪音通過了理論指導，為有效預測噪音提供了新途徑。
