振荡喷管发声的实验研究-空气动力学学报.PDF

第 卷 第 期 空 气 动 力 学 学 报 ， ! #$% ! ’$ 年 月 !#! !$%’()!*+! ,+)+! ， !(() ) *+, !(() !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 文章编号： （ ） (!-./.!- !(() (/(0/(1 振荡喷管发声的实验研究 戈嗣诚，谷嘉锦 （南京航空航天大学无人机研究院，江苏南京!((1） 摘 要：通过实验方法对阻塞喷注的噪声进行了研究。为了能模拟动态条件下的喷流声，在 实验中采用了振荡喷管，分别测量了自由喷流、喷管 哈特曼头系统以及喷管 小圆板系统 2 2 的声压谱。实验结果证实，振荡不改变阻塞喷注噪声的基本特性，但在某些条件下能增强或 抑制声辐射。 关键词：收缩喷管；振荡；反馈 中图分类号： 文献标识码： 30!! ! 4 - 引 言 喷流噪声是气动声学的主要研究对象之一，如航空喷气发动机的噪声，其声源主要来 自喷流。自从英国人5678986%% 用四极子理论对喷流噪声进行了一系列研究并取得很大成 功以来，喷流噪声一直是气动声学研究的重点。由于喷流内部湍流的存在，对喷流发声的 机理还不能作完全精确的解释，也不能完全掌握喷流发声增强与抑制的规律。本文研究 的是非完全膨胀收缩喷管在超临界状态下（压比大于 .: ），即阻塞喷注时，喷管沿轴向 作一定频率的振荡时的发声状况。此时，激波噪声将占主导，而激波与激波系在固定压比 下与管口的位置也是相对固定的，因而激波系也要随管口一道振荡，将会对喷管的发声带 来影响。喷气飞机的噪声主要来自于发动机的尾喷流，此时，尾喷管便处于一种振荡状 态，其发声特点是人们所感兴趣的。 激波噪声是阻塞喷注噪声的重要组成部分，当来流压力大于 .:! ( 时，在喷口由于 压力的不连续而产生的冲击波就相互干涉，形成一串冲击室，而产生湍流噪声以外的噪 声，即激波噪声。激波噪声包含两部分，离散的尖声和宽带高频声。前者是由于气流中的 涡遇到冲击室产生压力波，压力波传回喷口形成反馈作用而产生的，所以是单频；后者是 涡穿过各个冲击室底时产生的，即以各冲击室为声源的声波相互干涉的结果。当喷管以 一定频率和振幅作振荡时，各冲击室应随之振荡，将会影响发声。当前，流动/声共振的研 究已引起国内外气动声学家的重视。 . 振荡喷管的发声实验过程 实验原理如图 所示。喷管振荡机构以一定频率 带动喷管作轴向振荡，振幅为 ，振荡频率通过调速电机设定。声测量传感器距离喷口 ，测量角 。实验分三组 ! ;; ; 0- 收稿日期： ； 修订日期： !((!/(/- !((!/()/!- 万方数据 作者简介：戈嗣诚（ ），男，助理研究员，硕士，空气动力学专业 :=( 2 第 期 戈嗣诚等：振荡喷管发声的实验研究 !