飞机机体气动噪声计算方法综述_宋文萍VIP免费

第1卷第2期2010年5月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGVol11No12May2010收稿日期:2010-02-01;修回日期:2010-05-25通信作者:宋文萍,wpsong@nwpu.edu.cn文章编号:1674-8190(2010)02-125-07飞机机体气动噪声计算方法综述宋文萍,余雷,韩忠华(西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室,西安710072)StatusofInvestigationonAirframeNoiseComputationSongWenping,YuLei,HanZhonghua(NationalKeyLaboratoryofScienceandTeafnpchnologyonAerodynamicDesignandResearch,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xican710072,China)摘要:随着发动机噪声的不断降低,机体气动噪声的影响越来越显著。特别是飞机在进场着陆状态下,增升装置、起落架等已成为最重要的噪声源。长期以来,国外在飞机气动噪声研究方面开展了大量的理论分析、实验研究与数值计算工作,取得了大量的研究成果。尤其是近年来,随着计算流体力学和气动噪声计算方法的日趋成熟,数值计算正在成为飞机气动噪声计算的主要工具,而国内这方面的研究相对滞后。本文针对这种现状试图从气动噪声的基本理论出发,对飞机气动噪声计算方法和已有研究成果等方面进行较全面的介绍,希望能为我国大飞机研制的噪声问题提供一定的参考。关键词:气动噪声,噪声计算,综述中图分类号:TB533文献标识码:AAbstract:Airframenoise(AFN)hasattractedmoreandmoreattentioninrecentyearbecauseofthesuccessinreductionofenginerelatednoise.Thenoiseofhighliftdevicesandlandinggearnowconstituteasignificantpartoftheoverallnoiselevel,particularlyatapproachingconditions.Theinvestigationofairframenoisehasbeencarriedoutforalongtimeontheoreticalanalysis,numericalcalculationandexperimentalresearchabroad,andplentyofachievementshavebeengainedongenerationmechanism,predictionmethods,experimentalmeasure-mentsandnoisecontroltechniques,whileinvestigationonairframenoiseinChinaiscomparativelylaggingbehind.Inthepresentpaper,weattempttogiveanoverallreviewofairframenoiseresearchonthebasictheoryofaeroacousticnoise,themajorsourcesandgenerationmechanismofairframenoise,thecomputationalmethodsandtheexistingresults,andhopetoprovidesomeusefulinformationforthenoisepredictionandcontrolonCh-ina'slargeaircraftdevelopment.Keywords:airframenoise;noiseprediction;review0引言飞机噪声是飞机飞行时存在的各种噪声源的声辐射总和,主要包括推进系统噪声和空气动力噪声。空气动力噪声也称为机体噪声,是由于气流流过机身引起的气流压力扰动产生的。目前,随着国内外商用飞机的高速发展,发动机噪声的不断降低,飞机机体气动噪声问题就显得越来越突出了。特别是起飞降落时,飞机的增升装置、起落架等构件已成为最主要的噪声源。从20世纪70年代初起,人们就开始在机体气动噪声方面开展了大量的实验研究工作,通过对大量的实验数据进行分析和研究,提出了机体气动噪声与飞机气动外形、飞行状态、飞行条件等的经验关系式,并得到了一定的工程应用。到了20世纪90年代,借助于强大的计算流体力学工具,人们逐步发现了产生飞机噪声的关键结构部件周围的流场分布和变化情况,能够比较系统地了解机体噪声的产生和控制机理,使原来依赖于试验和经验公式的机体噪声预测技术发展到了更高的水平。针对气动噪声,美国NASA、德国DLR、法国ONERA、许多著名的大学研究机构以及各大航空工业公司(如波音公司、空客公司等)都开展了广泛而深入的研究,通过理论分析、实验研究、数值计算等方法,在气动噪声预测计算方法、噪声产生机理、噪声试验测量技术、噪声控制技术等方面取得了大量的研究成果,然而国内有关气动噪声的研究相对滞后。本文针对飞机机体气动噪声的计算方法展开较全面的介绍,希望能为我国大飞机研制的噪声问题提供一定的参考。1机体气动噪声计算的控制方程形式最通用、应用最广泛的机体气动噪声计算的控制方程是著名的FfowcsWilliams-Hawkings方程(简称FW-H方程)。通过引入Heaviside函数H(f)及其导数Dirac函数D(f):H(f...