超音速可壓縮混合層的穩(wěn)定性和聲輻射機理研究.pdf

1、本文從二維直角坐標系下的非線性擾動方程出發(fā)，以二維Blasius相似性解作為基本流場，以超音速可壓縮混合層作為研究對象，對來流馬赫數(shù)為M1/M2=2.5/1.5(Mc<1)的超音速混合層采用統(tǒng)一求解擾動方程來得到近場動力學特性和部分遠場噪聲的行為，對于來流馬赫數(shù)M1/M2=4.0/1.6(Mc>1)的超音速混合層采用混合方法，即近場采用擾動方程，遠場求解對流波動方程，來研究近場動力學特性與遠場聲輻射之間的內(nèi)在聯(lián)系，得出以下幾個結果：

2、r>　?。ㄒ唬﹣砹黢R赫數(shù)為M1/M2=2.5/1.5的超音速混合層:
　　1.入口處加入最不穩(wěn)定的增長波，擾動向下游演化過程中出現(xiàn)大尺度渦結構，伴隨著渦結構向下游演化，遠場壓力輻射向自由流場，同時加入一個基本波和其二分之一亞諧波，擾動在下游演化過程中出現(xiàn)兩渦合并的現(xiàn)象，合并位置處能量幅值達到最大，非線性作用最強，遠場壓力輻射強度達到最大，聲輻射機制主要是由于大尺度的渦條結構引起，非線性作用能增強遠場輻射強度。
　　2.在入口

3、處加入一對三維擾動波，近場渦結構向下游演化過程中逐漸向上下兩邊拉升，并且在下游處出現(xiàn)渦結構破碎形成大量的小渦結構，遠場壓力在渦結構形成處開始輻射向自由流兩邊。
　?。ǘ﹣砹黢R赫數(shù)為M1/M2=4.0/1.6的超音速混合層:
　　3.入口擾動出現(xiàn)多模態(tài)情形，存在同一擾動頻率ω0對應兩個增長波-αi的情況，分別對應為快模態(tài)和慢模態(tài)。計算兩種模態(tài)擾動的演化，可以得到擾動向下游演化過程中相對于自由流為超音速部分，其擾動壓力在近場以

4、馬赫波形式輻射向自由流場，即近場馬赫波輻射，當前計算的輻角與理論值相符，入口處同時加入快慢模態(tài)擾動，則演化過程兼有二者的特性。
　　4.近場擾動壓力可知，近場馬赫波的包絡線是一簇平行的直線，利用近場的包絡線采用Wu積分可得到遠場馬赫波的包絡p0，與近場情況不同，遠場馬赫波包絡線不再是一簇平行的直線，聲波有明顯的衍射現(xiàn)象。
　　由以上結果可得，對于對流馬赫數(shù)小于1的超音速混合層，研究發(fā)現(xiàn)聲輻射機制主要是由于大尺度渦結構引起的，