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摘要 : 本文针对原始流声分解法流噪声预报结果中混有不稳定伪声压力的问题，开展流声分解法源项的来源、作用和不稳定源项分解研究，提出改进的流声分解方法，研究改进方法在各类层流和湍流噪声中的适用性，开发高效的改进流声分解法计算平台。经过严... 展开本文针对原始流声分解法流噪声预报结果中混有不稳定伪声压力的问题，开展流声分解法源项的来源、作用和不稳定源项分解研究，提出改进的流声分解方法，研究改进方法在各类层流和湍流噪声中的适用性，开发高效的改进流声分解法计算平台。经过严格数学推导，等熵状态的流声分解法方程与未简化的Lighthill方程具有相同表达形式，相较传统Lighthill方法，流声分解法额外考虑了由流场压力时间导数和负向不可压动量通量、粘性应力所产生的单极子和四极子声源。其声学连续性方程中的压力源项S1为单极子声源，动量方程中的声学对流项和速度源项S2、扩散项和粘性源项分别与可压流动量增量、粘性应力增量所产生的四极子声源相对应。流声分解法的压力源项S1、速度源项S2均是具有明确物理含义的声学源项，不可随意忽略。基于源项分解方法的流声分解法源项作用分析表明，压力源项S1、声扰动速度散度和流速相互作用所形成的速度子源项S2.1是声学辐射源项，而由声扰动速度及其方向上流速梯度相互作用所形成的速度子源项S2.2是造成流声分解法声场压力失稳的主要源项且其声学辐射能力较差。本文研究表明，声学粘性扩散项可减小声场的不稳定压力，但多数粘性源项反而会诱发速度子源项S2.2进一步失稳。本文提出声学方程中删除不稳定源项S2.2以及诱发其失稳的粘性源项的改进流声分解法I(m)。本文研究表明，改进后的流声分解法可有效预测层流状态的自由和壁面剪切流噪声。对于湍流噪声，改进流声分解法I(m)可有效用于采用雷诺平均湍流模型的壁面剪切流噪声以及采用滤波N-S方程(FNSE)方法的自由剪切流噪声预报。本文提出改进流声分解法I(m-c)，该方法通过采用速度源项控制函数，可有效抑制FNSE方法所得到的复杂壁面剪切流场对改进流声分解法I(m)声场不稳定压力的诱发作用，适用于低马赫数下各类层流和湍流噪声的预报。为了加快声学计算速度、消除流场网格不合理分布对声学结果的影响，本文开展了流场、声场采用两套网格方法对声场预报的影响，并建立声场网格匹配原则。通过合理选择插值函数，保证重构流场变量连续变化，两套网格方法既能准确获得流场压力、速度分布所引发的流噪声源项，又能排除流场网格不合理分布对流噪声预报结果的影响。使用两套网格方法可提高计算效率且准确地完成流噪声预报。本文建立了采用两套网格方法以及基于MPI信息传递的区域分解并行计算方法，对声学对流项进行优化处理，并可联合Fluent软件的高效改进流声分解法并行计算平台。测试结果表明，高效流噪声计算平台可有效用于低马赫数下各类静止壁面和自由剪切流声场的预报。收起

关键词 : 层流噪声湍流噪声源项分析流声分解法

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