亚音速湍射流中非线性演化环形模态相干结构的声辐射:两种辐射机理的比较性研究

摘要：

环形模态(轴对称模态)组成的大尺度相干结构存在于亚音速湍射流中,是射流噪声的重要来源.当相干结构可以用湍流平均流为基本流的不稳定波包来刻画时,其声辐射存在两种机理.其一,相干结构的幅值经历轴向的增长和衰减,形成波数谱的大波数谱尾包含相速度超音速的成分,这些成分可以向远场辐射马赫波,即"广义马赫波辐射".其二,波包非线性相互作用产生随时间和空间缓慢变化的平均流修正成分,其时空尺度与不稳定波包的包络相近,这些成分可以向远场辐射低频声波,即"波包辐射".本文通过强非线性临界层理论给出的近场动力学信息,在同一数学框架下研究这两种声辐射的物理过程并考虑相对重要性.在线性演化的极限情形下,广义马赫波辐射存在"超指向性"特征,但这种特征随着非线性的增强趋于消失.非线性作用产生幅值抖动,显著增强广义马赫波辐射,但轻微压制波包辐射.这两种机理对于中等幅值相干结构的声辐射均起重要作用,但辐射指向性呈不同特征:广义马赫波辐射集中在下游方向,而波包辐射在侧向和上游方向更显著.理论预测结果表明,由本理论描述的广义马赫波辐射的指向性与实验测量定性吻合.

机标关键词：非线性演化、辐射机理、马赫波辐射、比较性、非线性相互作用、近场动力学、非线性临界层、平均流、相速度、非线性作用

所属期刊栏目：39

分类号：O354.3;V211.3;TN822.4

在线出版日期：2023-06-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共18页

页码：72-89