基于LBM混合方法及声比拟理论对湍流噪声问题的研究
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- 论文作者：董宇红
- 年：2016
- 作者机构：上海大学上海市应用数学和力学研究所;
- 论文关键词：湍流噪声 ; 格子波尔兹曼方程 ; Lighthill声比拟理论 ; 时空关联函数 ; 噪声频率谱
- 会议召开时间：2016-11-04
- 会议录名称：2016年度全国气动声学学术会议论文摘要集
- 语种：中文
- 分类号：TB53
- 学会代码：LTLX
- 会议名称：2016年度全国气动声学学术会议
- 会议地点：中国北京
- 主办单位：中国航空学会航空声学专业委员会、中国航空学会气动声学专业委员会、中国商飞上海飞机设计研究院、北京航空航天大学
- 学会名称：北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室
- 页数：1
- 文件大小：8k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
应用格子Boltzmann方法(LBM)对不同类型的气动声学问题进行了数值研究。首先,对计算气动声学中的若干基础模型问题进行数值研究,直接模拟了声波的辐射、干涉、衍射以及多普勒效应,并以现有的理论解作为验证,考察该方法预测气动声学现象的能力。表明LBM方法能准确捕捉声源到远场的波动信息,同时能反映声波的波动特性以及流动与声音相互作用的关系;另一方面,均匀各向同性湍流是湍流研究中最为深入的理论模型,其湍流噪声是具有四极子源特性的雷诺应力辐射噪声。为了研究湍流结构与诱导声场的一般关系,采用基于Lighthill声比拟理论的混合方法解耦湍流场和噪声场,对均匀各向同性湍流的采用LBGK模型的格子Boltzmann方程进行了直接模拟和大涡模拟。为了研究LBM-LES亚格子尺度对噪声声源的贡献,用可解尺度的信息计算湍流场诱导的声压,并通过采用与DNS结果的后验比较,考察LBM-LES方法预测湍流噪声频率谱的能力,评估Lighthill应力张量中的亚格子尺度部分以及高频部分对声场能量计算的影响。在此基础上,通过建立多孔结构壁面剪切湍流模型,采用含Darcy-Brinkman-Forchheimer作用力项的格子Boltzmann方程对具有多孔结构壁面的槽道湍流进行了数值模拟,研究了多孔结构壁面剪切湍流流动特性,以及脉动速度的时空关联函数的统计性质,分析了近壁区湍流脉动所诱导的远场辐射噪声声压频谱,发现在研究所及的空隙率和渗透率范围内,多孔结构壁面能够有效降低远场辐射噪声,尤其是因壁面偶极子作用而产生的低频段声压。
引文