流动诱导空腔振荡频率方程的改进

研究了流动诱导空腔振荡的机理，并做了相应的实验。基于流动诱导空腔振荡的机理和小尺寸空腔(长深比L／D=4，2)的实验，对预测流动诱导空腔自由剪切层自激振荡模态的频率方程和声学模态的频率方程作了合理改进，实验结果表明，这一改进提高了流动诱导空腔剪切层自激振荡模态和声学模态的预测精度，并能用于工程计算。     

空腔的流激振荡及其声激励抑制方法的数值模拟

通过数值模拟，研究了矩形空腔在亚音速外流下的流激振荡问题。采用显式ＭａｃＣｏｒｍａ－ｃｋ二步预估校正有限差分格式，求解二维雷诺平均非定常Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程；并用Ｃｅｂｅｃｉ－Ｓｍｉｔｈ代数紊流模型作适当修正来模拟紊流效应，对有、无前缘声激励两种情况的空腔流场作了数值模拟，计算的振荡频率及振荡幅值都与实验结果基本符合，并且较好地模拟出了声激励对流场的影响。     

基于TR-PIV方法的格栅-空腔流动流场自激振荡空间特征研究

格栅-空腔流动能够引起流场自激振荡现象,导致诸多工程问题。采用风洞实验方法对流场振荡的空间分布特征问题进行了研究;建立了格栅-空腔实验装置,使用时间分辨粒子图像测速系统(TR-PIV)对空腔不同展向截面的速度场进行了测量,分析了流场特定位置速度振荡的时频特征。研究结论表明:在格栅-空腔流动中,流场自激振荡频率在空间中均匀分布,其斯特劳哈尔数约为0. 37。在格栅外侧,振荡幅值沿来流方向呈增加-减小-增加变化;在格栅内侧,振荡幅值沿来流方向先增加后减小;振荡幅值沿展向呈对称分布,在展向平分面达到最大值,在空腔壁面处达到最小值。     

基于DMD方法的可变形状空腔流动模态分析

空腔自激振荡现象广泛存在于航空航天领域,剧烈的压力振荡会造成空腔内部零部件的结构疲劳和破坏,因此研究空腔噪声的控制方法具有重大意义。提出一种可变形状空腔,在空腔内部安装一种曲柄滑块机构从而调整底面和后壁面的倾斜角度。通过直接数值模拟法对马赫数为0.5、低雷诺数下的可变形状空腔流动进行数值仿真。结果表明随着后壁面倾斜角度的增大,监测点处的模态声压级、总声压级均逐渐减小,表明空腔内部流场流动更加平稳,压力振荡明显减弱。此外,通过动态模态分解(DMD)方法对不同后壁面倾斜角度的可变形状空腔进行动态模态分析。研究发现所有的DMD模态均为收敛模态,且随着后壁面倾斜角度的增大,流动越趋于稳定极限环状态;主模态频率所对应的DMD模态结构不同,主要表现为正、负向大尺度结构的位置不同且随着倾斜角度的增大,结构尺度逐渐减小。     

基于传声器阵列的低速空腔噪声控制试验研究EI北大核心CSCD

基于相位传声器阵列在声学风洞中测量了低速空腔流动中主要噪声源的分布特性,提出了一种新的评估气动声源强度的计算方法。通过在空腔前后缘加装锯齿板和阻挡板的方式探索了空腔噪声抑制策略,并且比较了不同措施的降噪效果。结果表明:低速空腔流动噪声主要来自于剪切层与空腔后壁的相互作用;锯齿板以沿来流方向安装在前缘对空腔噪声控制效果最好,且锯齿越密集,噪声抑制效果越明显;阻挡板对空腔噪声控制效果不理想。     

多孔材料对空腔噪声抑制效果研究

研究马赫数为0.85的条件下,空腔的壁板使用多孔材料对空腔噪声和空腔流动的影响。利用大涡模拟(LES)来预测空腔内的流体流动,考虑到多孔材料对湍流的影响由渗透性损失和内部损失两部分组成,使用Ergun半经验公式来预测这两部分的影响,再结合LES湍流模型可以预测多孔材料内的流体流动。研究结果表明,空腔的前壁、后壁、底板使用多孔材料均可以改善空腔内的流场,并且可以抑制空腔噪声,其中空腔底板使用多孔材料对空腔噪声的抑制效果最为显著,可以使得空腔后部的总声压级降低3 dB以上。     

黑体空腔辐射理论和设计

评述了作为黑体空腔辐射理论一个重要组成部分的积分方程理论及其发展。提出了一种用于0~200℃温度范围的新型黑体空腔设计。该空腔具有夹层结构并与恒温槽的液体介质相连,使之在夹层内循环流动,因而处于良好的等温环境中。空腔内壁表面使用高辐射耐热涂层,具有良好的漫射性能。新设计的黑体空腔的有效发射率可以达到0.998。     

管道空腔流动被动控制方法的实验研究

采用高频响粒子图像测速技术,对长深比为5的管道空腔流场进行实验研究。同时在空腔前缘安置三种不同形状和具有相同扰动速度（34 m/s）的扰流体（圆柱形、锯齿形和矩形）对空腔流动进行被动控制。实验结果表明,圆柱扰流体能够增大剪切层厚度,并且可减小剪切层速度脉动和涡量值。矩形和锯齿形扰流体明显地将剪切层向主流区抬起,导致剪切层与空腔后缘未发生正面碰撞。     

胶焊制件空腔的研究

评述飞机壁板、长桁等胶焊制件空腔分布规律，对质量的影响，产生原因及控制措施。     

弹性空腔噪声的有限带宽预估法

本文利用波动方程和结构运动方程,直接导出结构—声耦合的任意形状弹性空腔内声压的积分解,依此又建立了一种新的空腔低频噪声的预估模型,并进一步证明了 Pope 给出的低频噪声预估公式仅为本文导出结果的特例。     

基于URANS与DDES方法的空腔近场噪声数值研究

采用基于SST(Shear-Stress Transport)湍流模式的URANS(Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes)和DDES(Delayed Detached Eddy Simulation)方法开展了马赫数0.85的三维空腔非定常流动数值计算。计算结果表明:两种方法得到的空腔底部静压、脉动压力声压级和功率谱均与实验及参考文献结果具有良好的一致性;DDES在模拟流动失稳、小尺度结构等流动细节方面更具优势,对高频压力脉动的捕捉也要优于URANS。通过对时均流场的分析,确定了模拟的空腔流动类型为过渡式流动,同时发现空腔内存在的复杂三维涡结构,并分析了这些涡结构对空腔流场特性的影响。     

剪切层形态对开式空腔气动噪声的抑制

如何抑制开式空腔内的气动噪声是航空研究领域的一个研究热点。采用非线性扰动方程和基于雷诺平均NS方程的湍流人工重构方法对空腔标模进行数值模拟,通过与风洞试验数据的对比,验证了该计算方法的可靠性。基于此,在空腔前缘上方采用不同几何形状的栅板措施,以此来改变空腔前缘的剪切层形态,对比分析其对空腔湍动能、速度型、声源、声压级分布及压力脉动频谱特性的影响,分析可得:仅改变剪切层的方向和强度并不能降低空腔中的声源强度,还需通过改变剪切层的稳定性来影响空腔中声源的分布及强弱,这样才能有效降低流激振荡效果。研究结果表明:采用被动控制措施改变剪切层形态能有效抑制空腔中的气动噪声,其具备一定的工程应用价值。     

斯特林发动机内振荡流流动特性研究综述

斯特林发动机的关键部件存在着平均速度为零的周期性非定常流（振荡流）。研究振荡流的流动机理，降低流动损失是提高发动机循环效率的有效手段。本文主要阐述了振荡流流动特性，包括相似参数的选取、层流振荡流、湍流振荡流和流动转捩的研究方法。     

一体化智能空腔流量计的电路设计

利用流体流过管道沿壁矩形空腔而产生振荡的原理,应用电子技术和单片机技术,研制了一种适 用于天然气、煤气等气体大流量测量领域的一体化智能型空腔流量计.     

可变形状空腔噪声的数值仿真研究

空腔流动现象存在于各类航空飞行器中,由其引发的高强空腔噪声极易诱发空腔内结构共振而导致腔内元器件声疲劳破坏,因此针对空腔噪声的产生机理及有效控制方法的研究具有重要的工程实际意义。提出一种新型的可变形状空腔噪声主动控制方法:使用安装于空腔内的机械装置调节空腔底面及后壁面的倾斜角度,实现随着流速的变化,改变空腔形状,以期有效改善空腔内的强噪声环境。采用大涡模拟结合计算气动噪声计算方法对典型开式空腔进行数值仿真。研究发现,随着后壁面倾斜角α的增大,纯音噪声主模态的声压级幅值随之降低,主模态频率会出现跳跃式上升。另外,研究还发现α角的增大对马赫数0. 6时纯音噪声主模态声压级幅值的降低作用显著于马赫数0. 85时;α角的增大对马赫数0. 85时纯音噪声主模态频率的升高作用却比马赫数0. 6时更为明显。可变形状空腔噪声主动控制方法不仅可以显著降低纯音噪声主模态声压级幅值,还可使得纯音噪声模态频率升高,从而避开空腔结构的固有频率以避免腔体发生共振破坏。研究工作为扩展可变形状空腔噪声主动控制的工程应用奠定了良好的理论基础。     

基于空腔流动特性的汽车侧窗风振噪声控制方法研究

利用简单空腔模型对串联空腔控制风振噪声方法进行了机理分析,得出抑制空腔噪声主要通过气流导出效应和能量耗散效应的结合。基于此机理,提出了一种汽车侧窗风振噪声的控制方法,即在B柱上开凹槽,使凹槽和后窗开启时的车内空间形成一个串联空腔。采用大涡模拟(LES)的计算方法对其进行数值模拟,结果表明开凹槽后可以有效的抑制风振的产生。并对凹槽的尺寸进行了优化研究,计算结果表明L/D=4凹槽的降噪效果最明显,最大降幅达到14dB。     

超音速空腔噪声非线性数值模拟及影响因素研究

将雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程与非线性噪声求解(NLAS)方法相结合,对超音速空腔噪声开展研究。首先与Ma=2状态下武器内埋及分离(WICS)风洞试验进行了对比验证,各监测点的声压级计算值和试验值吻合较好,表明基于湍流重构的NLAS方法能较好地模拟超音速空腔类噪声问题且能显著减少计算网格。对大曲率前缘超音速空腔流动噪声展开了分析,在Ma=2.5时,空腔最大声压级达到了162dB,会造成结构损伤,必须采取相应的降噪措施。在此基础上分别研究了飞行马赫数、高度、攻角、侧滑角变化对声压频谱特性与总声压级的影响,为超音速飞行器的空腔结构设计提供一定的工程参考价值。     

轿车车内空腔声模态测量

介绍了轿车车内空腔声学模态,对实车的声模态进行了测试与分析,获得了车内空腔的声学共鸣频率和模态形状;提出了利用LMSTest_lab对轿车车内空腔声学模态进行测试的试验方法,为车内空腔的低频噪声研究提供了参考。     

空腔噪声测量技术探讨

空腔流动现象广泛存在于飞机的飞行过程中,由其引起的强烈气动噪声会显著地降低腔内航空构件的寿命,并且破坏电子元件的灵敏度。首先介绍空腔诱发气动噪声的机理、空腔内部的流场类型及噪声分布情况。鉴于实际飞行过程中空腔周围边界条件与计算机仿真、风洞试验中的差异,飞行试验是获得飞机在飞行环境下空腔内声场和压力场分布的唯一途径。参考国内、外空腔声场和流场的风洞测量经验,提出飞行试验中的空腔噪声的测量方法与数据处理方法,并完成脉动压力传感器与表面传声器的对比试验,验证此测量方法的可行性。     

基于Sobol’法的可变形状空腔全局灵敏度分析

高速气流经过空腔结构产生的高强度空腔噪声极易诱发空腔内结构共振而导致腔内元器件声疲劳破坏。提出了一种可变形状空腔控制方法,该控制方法通过机械装置调节空腔前、后壁面的倾斜角度达到降低空腔噪声的目的;在Ma=0.85条件下,利用大涡模拟(LES)预测空腔内的流体流动,以可变形状空腔的前、后壁面的倾斜角度作为设计变量,以空腔底板表面噪声载荷的主模态幅值作为响应,利用基于MSE准则的Kriging方法建立二自由度可变形状空腔的代理模型,利用Sobol’法分析模型的全局灵敏度。发现,可变形状空腔的前、后壁面倾斜可以明显抑制空腔底板表面噪声载荷的主模态幅值,其中后壁面倾斜的全局灵敏度为前壁面倾斜的1.712倍,并且前、后壁面倾斜对空腔底板表面噪声载荷的主模态幅值的交互影响小。