外涵气流对内涵气流噪声影响的数值研究

张正伟，刘亚楠，石飞云

(中国航发四川燃气涡轮研究院，四川绵阳 621000)

1 引言

航空发动机噪声中，喷流噪声是最主要的噪声源[1-2]，其对人体健康有重大危害，实际工程应用中需大幅降低。针对降低喷流噪声这一难题，国内外开展了大量的研究。研究认为，喷流噪声功率与喷流速度的8次方成正比[3]，喷流噪声抑制的关键是采取有效技术措施强化射流掺混[4]，降低射流和周围大气掺混的速度梯度[5]。速度梯度的大小反映了速度不一致的流体微团间剪切程度的强弱[6]，大的速度梯度的存在必然导致流体间的强剪切，使得噪声源强度也随之增加[7]。目前，主要的降噪措施有采用内外涵波瓣混合器、锯齿冠状喷管混合器等。

本文提出一种降低喷流噪声的方法，即在高速的内涵射流外围包裹一圈低速的外涵气流，在降低内涵气流噪声的同时，也增大了内涵噪声向外传播的阻尼，从而使噪声接收点的总声压级减小。研究中采用CFD/CAA方法，计算了外涵气流参数对内涵总声压级的影响规律，获得了使内涵总声压级最小的外涵气流参数值。

2 计算方法与计算模型

在非稳态CFD 流场的基础上通过求解Ffowcs Williams-Hawhings(FW-H)方程，对声源控制面或控制区域内积分获得某点的远场噪声是计算声学的基本过程。本文的非稳态流场采用大涡模拟方法对FW-H 方程进行数值模拟，其基本思想是对大尺度运动直接进行数值模拟，对小尺度运动做模型假设。大涡模拟的第一步是过滤掉小尺度脉动。……