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流动诱导空腔振荡、空腔纯音的研究现状及展望
流动诱导空腔振荡、空腔纯音的研究现状及展望
. 巨戴昌晖
南京航空航天大学
耍本文讨论了空腔流动的分类,对开式空腔流动诱导振荡的已有研究结果作了概述。评述了现
有的几种描述空腔流动的物理分析模型及预估空腔流动振荡的方法回顾了抑制空腔流动振荡的不同
。指出了未解决的问题,对进一步研究提出了
建议
关键词竺垦亟鎏垫垫型鎏型丝童
题,如图所示,来流边界层在腔前缘分离,
一
、引言
剪切层内不稳定波随流向下游发展,然后剪切
高速气流流过物体表面的切口或空腔,当层与腔固壁相撞,产生扰动波,扰动渡再以空气
满足一定的气流条件和空腔几何条件时,由于动力学或声学的形式传回到前缘的流动分离
腔剪切流与腔内流动的相互作用,流动将出区,形成反馈回路,在适当条件下,形成流动自
现自持振荡,产生剧烈的压力、速度等脉动,并持振荡。文根据振荡中所含的耦合作用的类
产生强烈的噪声,即空腔流动纯音。这种问题在型,把它们分成三种形式:
许多工程实际中都可遇到,
舱,振荡时舱内的脉动压力级可高达,飞
行器的起落架舱,在降落时会产生强烈的噪声、壹
跨音速风洞的开缝壁等等,都涉及到空腔流动
振荡的问题。另外,在理论上,由于空腔流动涉
及到非定常流、流体动力不稳定性、声一涡相互
作用等许多基本问题,因而具有广泛的意义。从
五十年代起,就有人对空腔流的脉动压力、声辐
图空脏振荡的反馈回路
射等进行了测量研究,到六、
献大量涌现,出现了对流动机理、振荡预估、
声预估的理论探讨及振荡抑制技术的研究,八这种情况包含空腔上剪切层振荡与腔内流
十年代以来,以数值求解方程来研究空腔动的耦合作用,不涉及空腔的声学驻波模态,许
振荡流动的文章也日趋增加。但国内对此问题多低速浅腔流振荡属于此类,振荡机理主要取
的研究还很少见。本文作为综述,首先研究了空决于剪切层内的不稳定性。
腔流的分类,回顾了已有研究的某些主要结果, .流体一声学共振相互作用
然后介绍了现有的理论模型及预估方法,对抑这是由空腔的声学驻波模态控制的流体振
制技术作了评述,并对数值模拟方法的现状作荡,深腔或大体积小开的空腔经常出现这种
了介绍。类型的振荡。在高马赫数下,浅腔也可能观察到
这种类型的振荡。
二、空腔流动的分类
从流体力学的观点,空腔流是个独特的问航空科学基金资助课题
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年月噪声与振动控制第期
.。当来流边界层为紊流
这种情况表现为空腔上的剪切流与腔的弹时,虽然腔内的流动振荡更为剧烈,但其谱密度
性边界相互作用。本文不讨论这种情况。的离散峰值相对于层流时要低些宽度对开式
根据空腔的几何尺寸空腔长度,深度空腔流的影响较小一,二维流在定性趋势上与
,宽度来分类,通常/ 时称为浅三维腔中心线上的情况相符,实验发现,宽度减
腔”, 时叫做“深腔”浅腔流动主要受小时,振荡幅值有增加。
剪切层特性的影响,如果腔口剪切层再附着在
空腔后壁板或更下游处,