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非等熵喷管间接噪声的物理模型:传递函数和稳定性。 (英语) Zbl 07469319号

小结:我们从物理原理出发,提出了一个数学模型来预测喷嘴中产生的声音。重点是温度不均匀性加速产生的声音(也称为熵波),这称为间接噪声。首先,我们用摩擦因子对流动再循环和壁面摩擦引起的耗散进行建模,这使我们能够从守恒定律中导出准一维方程。该模型适用于紧凑型喷嘴和具有空间范围的喷嘴。其次,将所提出模型的预测与文献中可用的实验数据进行比较。第三,我们计算了一系列亥姆霍兹数和摩擦系数的喷嘴传递函数。发现摩擦和亥姆霍兹数对反射波和透射波的增益/相位有显著影响。分析从亚音速到超音速(有激波和无激波)进行。由于非等熵效应和亥姆霍兹数,尤其是在亚音速区,声传递函数变化很大。最后,我们计算了喷嘴导叶的摩擦对热声稳定性的影响。研究发现,摩擦和亥姆霍兹数可以使热声稳定性从线性稳定状态变为线性不稳定状态。该研究为准确预测实际喷嘴中的间接噪声开辟了新的可能性,对噪声排放和热声稳定性都有影响。

MSC公司:

76倍 流体力学

关键词:

气体动力学;声学
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参考文献:

[1] Aguilar,J.G.,Magri,L.&Juniper,M.P.2017使用基于波的方法对低阶热声网络进行基于联合的灵敏度分析。J.计算。物理341、163-181·Zbl 1376.76061号
[2] Bake,F.、Michel,U.和Roehle,I.2006航空发动机燃烧室熵噪声研究。Turbo Expo:Power for Land,Sea,and Air,论文GT2006-90093,第67-76页。美国机械工程师学会。
[3] Bechert,D.W.1980涡度脱落引起的吸声,用射流证明。J.声音Vib.70(3),389-405。
[4] Bellucci,V.,Flohr,P.&Paschereit,C.O.2004多孔筛产生的声阻尼的数值和实验研究。美国汽车协会J.42(8),1543-1549。
[5] Bloxsidge,G.J.、Dowling,A.P.和Langhorne,P.J.1988再热嗡嗡声:声耦合燃烧不稳定性。第2部分。理论。《流体力学杂志》193、445-473。
[6] Correa,S.M.1998发电和航空推进燃气轮机:从燃烧科学到燃烧技术。《燃烧专题讨论会(国际)》,第27卷,第1793-1807页。爱思唯尔。
[7] Cummings,A.和Eversman,W.1983通过管道终端的高振幅声传输:理论。J.Sound Vib.91(4),503-518·Zbl 0546.76099号
[8] Cumpsty,N.A.1979喷气发动机燃烧噪声:非稳态燃烧或热量添加产生的压力、熵和涡度扰动。J.Sound Vib.66(4),527-544·Zbl 0419.76057号
[9] Cumpsty,N.A.&Marble,F.E.1977熵涨落与涡轮叶片排的相互作用;涡轮喷气发动机噪声的机理。程序。R.Soc.伦敦。A357(1690),323-344。
[10] De Domenico,F.、Rolland,E.O.和Hochgreb,S.2017a管道中合成热点产生的直接和间接噪声检测。J.声音Vib.394220-236。
[11] De Domenico,F.、Rolland,E.O.和Hochgreb,S.2017b边界条件对熵点产生的上游和下游噪声影响的测量。在涡轮博览会:陆地、海洋和空气的动力,论文50800,V02CT43A009。美国机械工程师学会。
[12] De Domenico,F.、Rolland,E.O.和Hochgreb,S.2019A带有损失的喷嘴的声学和熵传递函数的通用模型。J.Sound Vib.440212-230号。
[13] De Domenico,F.、Rolland,E.O.、Rodrigues,J.、Magri,L.和Hochgreb,S.2021亚音速非等熵喷嘴产生的合成和熵间接噪声。《流体力学杂志》910,A5·Zbl 1461.76379号
[14] Dowling,A.P.&Hughes,I.J.1992通过带有规则缝隙阵列的屏幕进行吸声。J.Sound Vib.156(3),387-405·Zbl 0968.76584号
[15] Dowling,A.P.&Mahmoudi,Y.2015燃烧噪音。程序。库布斯特。仪器35(1),65-100。
[16] Duran,I.&Moreau,S.2013使用流动不变量和magnus展开求解准一维线性化Euler方程。《流体力学杂志》723190-231·Zbl 1287.76198号
[17] Durrieu,P.P.J.M.、Hofmans,G.、Ajello,G.,Boot,R.、Aurégan,Y.、Hirschberg,A.和Peters,M.C.A.M.2001孔口的准稳态气动声学响应。J.声学。《社会修正案》110(4),1859-1872年。
[18] Giusti,A.、Magri,L.和Zedda,M.2019现实航空燃气轮机燃烧器中的流动不均匀性:形成、演变和间接噪声。变速器。ASME J.工程燃气轮机动力141(1),011502。
[19] Goh,C.S.和Morgans,A.S.2011阻塞喷嘴对熵和声学扰动响应的相位预测。J.Sound Vib.330(21),5184-5198。
[20] Goh,C.S.&Morgans,A.S.2013熵波对模型燃烧室热声稳定性的影响。库布斯特。科学。Technol.185(2),249-268。
[21] Haghiri,A.、Talei,M.、Brear,M.J.和Hawkes,E.R.2018湍流预混火焰产生的声音。《流体力学杂志》843、29-52·Zbl 1430.80011号
[22] Hansell,A.L.等人,2013年,伦敦希思罗机场附近的飞机噪音和心血管疾病:小范围研究。BMJ347,f5432。
[23] Howe,M.S.1975致力于空气动力学声音理论,并应用于过量喷射噪声和长笛理论。《流体力学杂志》71(4),625-673·Zbl 0325.76117号
[24] Howe,M.S.1979低马赫数喷嘴流中的声音衰减。《流体力学杂志》91(2),209-229·Zbl 0414.76061号
[25] Ihme,M.2017燃烧和发动机芯噪音。年。流体力学修订版49,277-310·Zbl 1359.76256号
[26] Leyko,M.、Moreau,S.、Nicoud,F.和Poinsot,T.2011带冲击的超音速喷嘴中熵噪声的数值和分析建模。J.Sound Vib.330(16),3944-3958。
[27] Leyko,M.,Nicoud,F.&Poinsot,T.2009模型燃烧室中直接和间接燃烧噪声机理的比较。美国汽车协会J.47(11),2709-2716。
[28] Lieuwen,T.C.2012非定常燃烧室物理。剑桥大学出版社·Zbl 1284.80001号
[29] Lourier,J.-M.,Huber,A.,Noll,B.&Aigner,M.2014亚音速喷嘴内间接燃烧噪声产生的数值分析。AIAA J.52(10),2114-2126。
[30] Magri,L.2017关于多组分喷嘴流中的间接噪声。《流体力学杂志》828,R2·Zbl 1460.76704号
[31] Magri,L.、Juniper,M.P.和Moeck,J.P.2020热声学中瑞利准则的灵敏度。《流体力学杂志》882,R1·Zbl 1430.76424号
[32] Magri,L.,O'rien,J.&Ihme,M.2016成分不均匀性是间接燃烧噪声的来源。《流体力学杂志》799,R4·Zbl 1460.80020号
[33] Marble,F.E.&Candel,S.M.1977通过喷嘴对流的气体不均匀性产生的声音干扰。J.Sound Vib.55(2),225-243·Zbl 0371.76049号
[34] Moase,W.H.,Brear,M.J.&Manzie,C.2007阻塞喷嘴和超音速扩散器的强制响应。《流体力学杂志》585281-304·Zbl 1119.76036号
[35] Morgans,A.S.和Duran,I.2016熵噪声:理论、进展和挑战综述。Intl J.喷雾燃烧。第8王朝(4),285-298。
[36] Motheau,E.、Nicoud,F.和Poinsot,T.2014燃气轮机中的混合声熵燃烧不稳定性。《流体力学杂志》749,542-576。
[37] Polifke,W.,Paschereit,C.O.&Döbbeling,K.2001带有阻塞出口的预混燃烧室中声波和熵波的构造和破坏性干扰。国际法学协会。可控震源6(3),135-146。
[38] 瑞利,《上帝1896声音理论》,第2卷。麦克米伦。
[39] Sattelmayer,T.2003燃烧室空气动力学对当量比波动引起的燃烧不稳定性的影响。变速器。ASME J.工程燃气轮机功率125(1),11-19。
[40] 夏皮罗,A.H.1954《可压缩流体流动》,第二卷。罗纳德出版社。
[41] Shapiro,A.H.1953《可压缩流体流动的动力学和热力学》。约翰·威利父子公司。
[42] Stow,S.R.,Dowling,A.P.&Hynes,T.P.2002阻塞喷嘴中圆周模式的反射。《流体力学杂志》467,215-239·Zbl 1064.76092号
[43] Strahle,W.C.1976流体不均匀性产生的噪音。美国汽车协会J.14(7),985-987·兹比尔0339.76050
[44] Tam,C.K.W.,Bake,F.,Hultgren,L.S.&Poinsot,T.2019燃烧噪声:建模与预测。CEAS航空公司。《期刊》第10卷第1期,第101-122页。
[45] Yang,D.&Morgans,A.S.2016有限长圆孔声阻抗的分析模型。第23届国际声音与振动大会,希腊雅典,7月,第10-14页。
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