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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
涡声理论作为气动声学的一个研究方向，主要考虑流体中非定常涡和声波的相互作用。一方面，非定常涡可以扮演声源的角色，即涡能转化为声能；与之相对的是，在一定条件下非定常涡也可以成为声汇，此时声能转化为非定常涡的动能。本文研究在航空噪声控制中具有重要意义的涡声相互作用题目：一，流体诱发腔体发声题目，如民用飞机轮舱噪声，军用飞机武器舱的流体诱发振荡等；二，高声强和切向流作用下，穿孔板声衬将声能转化为涡能的物理机制和声阻抗模型。本质上，以上两个题目均为：气流中开孔（或开口）-腔体结构的涡声相互作用，因此，可以采用统一的模型进行理论研究。该题目通常具有以下特点：一、涡声相互作用主要发生在开孔处；二、Reynolds数较高，涡量在锐缘处脱落后集中在很薄的剪切层内，这给直接数值模拟带来一定困难。因此，本文采用涡动力学来描述开孔处流动，从涡声相互作用角度建立理论模型。具体地说，首先，本文建立了一个开孔流动离散涡模型，用来模拟平板上矩形开孔在入射声波和一侧切向流作用下开孔锐缘处涡脱落和脱落涡层的演化过程；然后，以开孔流动离散涡模型为基础，本文开展了如下半解析半数值的研究工作：（1）流体诱发腔体发声及声共振本文将开孔流动离散涡模型和 Helmholtz共振器集总参数模型结合，建立了一个动力学时域模型，研究了切向流诱发 Helmholtz 共振器发声现象，尤其关注系统的声共振状态。本文通过计算共振腔内声压的时间历程和频谱图来监测系统的状态，计算结果表明在某些切向流速度下，共振器开口处剪切层固有不稳定性的某阶模态和共振器声模态耦合时，系统发生声共振，腔内声压频谱在剪切层该阶不稳定模态频率处出现较高峰值。另外，本文对三个典型耦合状态下共振器开口处流动特征进行了细致的研究。本文计算的共振腔声压和文献实验结果符合较好；定性地，本文模拟的共振器开口处涡层演化过程和文献的PIV流场显示实验结果也很一致。（2）声能的涡声相互作用耗散机制和小孔声阻抗模型由于小孔是穿孔板声衬最基本的声学元件，并且声能耗散主要发生在小孔处，本文详细研究了高声强和切向流作用下薄板上矩形小孔的声学特性。首先，本文对小孔锐缘处涡脱落和脱落涡层的演化过程进行了数值模拟，如高声强单独作用时脱落涡层的卷曲，涡对和Vena收缩段的动态形成，切向流和声波合作用时涡层的卷曲和在孔面上做周期性地上下拍动。然后，计算了小孔声阻抗随入射声压幅值和切向流速度的变化关系。最后，本文研究了有限厚度板上矩形小孔在切向流和声波作用下的声学特性。计算结果表明，有限厚度情况下，小孔声阻抗随入射声压幅值或切向流速度的变化规律和薄板情况一致，这说明本文的薄板假设是合理的。（3）微缝共振器的声学特性本文将模拟微缝处流动的离散涡模型和管道一维声传播模型结合，研究了微缝共振器在高声强或切向流作用下的声学特性。计算了微缝共振器的声阻抗和吸声系数随入射声压级和管流 Mach 数的变化情况。其中高声强作用时，本文结果和文献的直接数值模拟（DNS）结果进行了对比，一致性较好。 |
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发表于 2022-8-31 18:46:28
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