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一
第卷第期南京航空航天大学学报。..
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流动诱导空腔振荡及其声
激励抑制的实验研究‘
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, 南京航空航天大学空气动力学系南京,
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摘要实验研究了矩形空腔在外部高速气流作用下诱导的空腔内流动振荡问题,以及从空腔前
缘加纯音声激励以抑制空腔内流动振荡的技术。实验发现,在一定的气流速度和空腔几何尺寸
。,通过
以上,线性总声压级降低。
关键词窒膣越遂旦气动力学
:..
————
引言
高速气流流过物体表面的空腔或缺口,当满足一定的空气动力学条件和几何条件时,由
于空腔外剪切流与腔内流动的相互作用,流动可能出现自持振荡,产生强烈的压力、速度等
脉动,并产生噪声。由于空腔流动涉及到流体力学中的许多基本的前沿问题,如非定常
流、涡动力学、流体动力稳定性、自由剪切层内的相干结构等,因而在理论上具有普遍的意
义。另外,该问题在工程实际中也是很普遍的,例如,飞行器的武器舱、起落架舱、燃烧室、跨
音速风洞开孔壁等,都涉及到空腔流动振荡的问题。在许多实际应用中均要求降低腔内的脉
动压力级或改善空腔流的均匀性,迫切需要采用有效的抑制技术。
年代起,国外就对空腔流动振荡问题进行了研究,同时发展了一些抑制振荡的技术。
到目前为止,采取的措施有,用倾斜的下游壁面或使后部直角变成圆形在腔前缘加锯齿形
扰流器以加厚来流边界层厚度用上游吹气使剪切流运动稳定沿腔底板吹气;加前缘挡
板等,这些抑制方法常常是只对一些特定的流动条件有效,而对实际情况来说,修改空腔
的形状或大量吹气等有时是不切实际的,不便采用。近年来,声激励等主动控制技术在喷流
流动控制,机翼和钝体的分离流控制方面都取得了成功,本文以此试图探索声激励在空
· 航空科学基金资助项且。
收稿日期:——修改稿收到日期:——
,年生。
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南京航空航天大学学报第卷
腔流动振荡控制上的应用。
实验模型与设备
实验是在~ 壁面喷流装置上进行的图,喷口尺寸为,喷口中心处风
速为/由皮托静压管测得。为使出口气流均匀、紊流度低,在喷口收缩段之前加了一
层方形蜂窝和一层整流网。壁面上开一个长工一,宽Ⅳ一,深度一~
可调节的矩形空腔,腔前缘距喷口距离为,气流方向沿腔的长度方向,在腔的活.
塞底板上开个小孔,与底板齐平安装了个电容传声器堋于测量腔内底板上的
脐动压力。第个传声器位于腔口前缘正上方处,监测外部噪声。传声器的
电压信号经放大器放大后输入到一磁带记录仪上,试验数据由分析仪处理分
析,最后由计算机绘出图形。实验仪器配置如图所示。
、\
传声器电酥供给器
带前置放大器
图实验装置示意图图仪器设备示意图
声激励由一只的动圈式扬声器作为声源。声经过密封管道由紧靠腔前缘的一
条宽.,长与矩形腔的宽度平齐的窄缝透出,扬声器由功率放大器驱动,输人
信号则由信号发生器控翻。激励声波的出口缝开在紧靠腔前缘的目的是企图通过较小能量