基于LES与Powell涡声理论的孔腔流激噪声数值模拟研究 被引量：13

1

作者 张楠 李亚 +2 位作者 王志鹏 王星 张晓龙 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期1393-1408,共16页

孔腔流动中含有复杂的流体振荡,不但能够引起明显的噪声,而且会造成物体脉动压力和阻力的急剧增加,因而孔腔流动与流激噪声已经成为流声耦合研究领域的重要内容。文章首先对于Powell涡声理论进行了介绍,给出了涡声方程及其求解的详细推... 孔腔流动中含有复杂的流体振荡,不但能够引起明显的噪声,而且会造成物体脉动压力和阻力的急剧增加,因而孔腔流动与流激噪声已经成为流声耦合研究领域的重要内容。文章首先对于Powell涡声理论进行了介绍,给出了涡声方程及其求解的详细推导过程,随后利用圆柱/机翼组合体与方腔流激噪声测试结果验证了计算方法的可靠性,最后采用大涡模拟方法结合Powell涡声方程数值计算了两型孔腔在不同水速下的流激噪声,并与中国船舶科学研究中心循环水槽试验结果进行了对比分析,结果表明数值计算方法能够较准确地预报孔腔流激噪声,并能展示孔腔内外涡旋结构。计算结果表明:在500 Hz以下的低频段,格栅1型孔腔的流激噪声显著高于格栅2型孔腔;在500 Hz-10 k Hz高频段,格栅2型孔腔流激噪声比格栅1型孔腔高,但随着流速的增高,两种孔腔流激噪声在高频段的幅值基本一致。这些现象与孔腔内的涡旋结构密切相关。文中对孔腔流激噪声的数值预报方法进行了验证,有益于理解孔腔非定常流动的物理机理,且为抑制孔腔流激噪声奠定了基础。 展开更多

关键词 孔腔 离散涡 流激噪声 大涡模拟 Powell涡声理论

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基于涡声理论的低速轴流风机气动噪声研究 被引量：21

2

作者 欧阳华 田杰 +1 位作者 吴亚东 杜朝辉 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期765-768,共4页

采用PIV和CFD对不同安装角低速轴流风机流场进行对比研究,结合低速等熵流动的涡声理论分析风机内部流场与噪声辐射关联,在此基础上计算风机气动噪声。研究表明,低速等熵流动的气动噪声主要源于流场中涡系的拉伸与破裂。均匀进气情况下... 采用PIV和CFD对不同安装角低速轴流风机流场进行对比研究,结合低速等熵流动的涡声理论分析风机内部流场与噪声辐射关联,在此基础上计算风机气动噪声。研究表明,低速等熵流动的气动噪声主要源于流场中涡系的拉伸与破裂。均匀进气情况下低速轴流风机的主要气动噪声源为叶片尾缘涡脱落噪声和叶尖涡噪声,其中前者强度明显大于后者。在此基础上,应用基于CFD的涡脱落噪声预测模型对风机气动噪声预测结果与实验吻合较好。 展开更多

关键词 涡声理论 气动噪声 轴流风机

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一种以涡声理论为基础的声衬的实验研究与分析 被引量：2

3

作者 景小东 孙晓峰 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第2期167-175,共9页

本文对一种新型声村一通气声村的声学特性进行了实验研究。首先,根据实验装置的实际结构给出了通气声村反射系数的理论计算公式,并使用不同孔径和穿孔率的穿孔板考察了通气声衬的特性参数随频率和气流速度的变化规律,理论与实验符合得较... 本文对一种新型声村一通气声村的声学特性进行了实验研究。首先,根据实验装置的实际结构给出了通气声村反射系数的理论计算公式,并使用不同孔径和穿孔率的穿孔板考察了通气声衬的特性参数随频率和气流速度的变化规律,理论与实验符合得较好,其结果表明:适当地选择声衬的几何参数和气流速度可以使通气声衬在共振频率处的吸声系数达到或接近于1.0。其次,本文对共振式声衬和通气声衬的特性进行了比较,对于大孔径穿孔板,前者的吸收频带较窄,而通过合理选择通气速度,则可以设计出高吸声系数和宽频带的通气声衬。最后,本文还对相同几何参数的穿孔板进行了吹气和吸气的对比实验。 展开更多

关键词 声衬 涡声理论 通气声衬 噪声控制

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自由空间中点涡粘性衰减过程中的声辐射及其频谱分析 被引量：2

4

作者 高霄鹏 缪国平 尤云祥 《船舶力学》 EI 2004年第5期125-132,共8页

本文利用奥辛涡(Oseenvortex)模型,应用涡声理论研究了自由空间中点涡粘性衰减过程中的声辐射问题,并在此基础上进行了频谱分析。经分析知点涡粘性衰减过程的外声场具有窄频段、频谱分布曲线峰值特征明显等特点,其远场声压及其频谱分布... 本文利用奥辛涡(Oseenvortex)模型,应用涡声理论研究了自由空间中点涡粘性衰减过程中的声辐射问题,并在此基础上进行了频谱分析。经分析知点涡粘性衰减过程的外声场具有窄频段、频谱分布曲线峰值特征明显等特点,其远场声压及其频谱分布情况与粘性系数有一定的关联。 展开更多

关键词 点涡粘性衰减 声辐射 频谱分析 奥辛涡模型 噪声 流噪声 涡声理论

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涡环相互穿梭产生的声及频谱特性

5

作者 秦波 张强 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期302-305,共4页

涡环的诱导与自诱导会引起同轴涡环的相互穿梭运动。在忽略涡核形状改变的前提下,利用涡声理论和理想流体中涡冲量守恒,可将远场声压用系统涡质心的轴向加速度表示。涡质心轴向运动加速度的变化是产生声的根本原因。在利用Biot-Savart... 涡环的诱导与自诱导会引起同轴涡环的相互穿梭运动。在忽略涡核形状改变的前提下,利用涡声理论和理想流体中涡冲量守恒,可将远场声压用系统涡质心的轴向加速度表示。涡质心轴向运动加速度的变化是产生声的根本原因。在利用Biot-Savart公式得到涡环运动轨迹的基础上,对涡环穿梭运动产生的声及频谱特性进行了分析。涡环之间的初始轴向距离越远,所产生声的频率成分越丰富;相反,所产生声的频率成分越单一。 展开更多

关键词 涡环 穿梭运动 涡声理论 频谱

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理想流体中二维椭圆涡产生的声

6

作者 秦波 张强 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期661-665,共5页

由于自诱导作用,椭圆涡会产生自旋运动,利用周线动力学结合涡声理论可得到理想流体中椭圆涡自旋运动辐射的远场声。在椭圆涡稳定自旋的前提下,推出了声源强度的解析表达式,并得到了数值模拟验证。研究表明:①椭圆涡的声源由两个振幅和... 由于自诱导作用,椭圆涡会产生自旋运动,利用周线动力学结合涡声理论可得到理想流体中椭圆涡自旋运动辐射的远场声。在椭圆涡稳定自旋的前提下,推出了声源强度的解析表达式,并得到了数值模拟验证。研究表明:①椭圆涡的声源由两个振幅和周期相同、相位差π/2的横向四极子组成;②对横截面积和涡量相同的椭圆涡而言,其声辐射效率主要由椭圆涡的长短轴比σ决定。当σ=1时,其声辐射效率为0,即圆柱涡不辐射声;当σ≈2.618时,其声源强度最大;③椭圆涡辐射的声频率为其自旋频率的两倍。本文的方法不仅适用于σ接近于1的椭圆涡,对σ较大的稳定自旋椭圆涡也同样适用。 展开更多

关键词 周线动力学 涡声理论 椭圆涡 四极子

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流致噪声机理及预报方法研究综述 被引量：28

7

作者 王春旭 吴崇建 +2 位作者 陈乐佳 邱昌林 熊济时 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第1期57-71,共15页

从自由湍流噪声、壁面湍流噪声、转子噪声和空腔流动4个方面对流致噪声机理及预报方法进行综述。对目前工程应用中的3个主要流致噪声预报方法,即Lighthill声比拟理论、Kirchhoff方法和涡声理论的基本原理及适用性进行详细讨论,并对流致... 从自由湍流噪声、壁面湍流噪声、转子噪声和空腔流动4个方面对流致噪声机理及预报方法进行综述。对目前工程应用中的3个主要流致噪声预报方法,即Lighthill声比拟理论、Kirchhoff方法和涡声理论的基本原理及适用性进行详细讨论,并对流致噪声数值模拟方法进行总结。其中,Lighthill声比拟理论属噪声源先验理论,虽方便应用但不能描述声流相互作用基础问题;Kirchhoff方法在运用的过程中虽不需要确切获知源的属性,但声源区的计算精度很重要;涡声理论在声流相互作用等领域有着良好的研究前景。自由湍流噪声以四极子雷诺应力源为主,存在如螺旋桨等固壁边界时则会产生偶极子源,在低马赫数流动中是更为有效的声源。 展开更多

关键词 水下湍射流噪声 声比拟理论 KIRCHHOFF方法 涡声理论 壁面湍流噪声 空腔流动 流致噪声 数值模拟

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轮胎单个横沟泵吸噪声计算方法研究 被引量：8

8

作者 王国林 毛竹君 +1 位作者 周海超 高龙 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期116-119,128,共5页

以205/50R16子午线轮胎为对象,建立具有横向花纹沟槽的有限元法分析模型,利用Abaqus/Explicit进行瞬态滚动分析,得到滚动轮胎单个横沟的体积变化。将其导入Fluent中,利用计算流体力学方法对单个横沟泵吸效益流场进行分析,并结合Lighthil... 以205/50R16子午线轮胎为对象,建立具有横向花纹沟槽的有限元法分析模型,利用Abaqus/Explicit进行瞬态滚动分析,得到滚动轮胎单个横沟的体积变化。将其导入Fluent中,利用计算流体力学方法对单个横沟泵吸效益流场进行分析,并结合Lighthill声学类比理论预测横向沟槽的噪声,同时基于涡声理论验证流场与噪声之间的关系。结果表明,单个横沟泵吸噪声第一峰值集中在0.8～2.0 kHz附近,仿真数据与试验结果在趋势上具有一致性;且噪声的声压峰值出现在泵吸状态发生转变的时间段;在时域中的3个噪声峰值出现涡量变化较大的时间段,已确定噪声的变化可由涡量来反映。 展开更多

关键词 轮胎 泵吸噪声 涡声理论

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流激噪声数值计算方法及声学积分面影响性研究 被引量：7

9

作者 张楠 王星 +1 位作者 谢华 李亚 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期892-908,共17页

在流声耦合领域中,水下航行体复杂流动与流激噪声研究具有重要的学术意义与实用价值。文章对FWH声学类比方法、渗流FW-H声学类比方法、Kirchhoff方法与Powell涡声理论进行了物理内涵与数学公式的详细比较;然后利用大涡模拟结合四种声计... 在流声耦合领域中,水下航行体复杂流动与流激噪声研究具有重要的学术意义与实用价值。文章对FWH声学类比方法、渗流FW-H声学类比方法、Kirchhoff方法与Powell涡声理论进行了物理内涵与数学公式的详细比较;然后利用大涡模拟结合四种声计算方法数值计算了三维NACA0015机翼、机翼/圆柱结合体、方腔产生的流激辐射噪声,并与国内外试验结果进行了对比,分析了四种声计算方法的计算精度与计算效率;最后,对围壳流激噪声进行了数值预报与试验验证,计算了围壳在不同水速下的流激噪声变化规律,并探讨了声学积分面对计算结果的影响。 展开更多

关键词 流激噪声 大涡模拟 FW-H声学类比 渗流FW-H声学类比 KIRCHHOFF方程 Powell涡声理论

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艇桨耦合状态螺旋桨水动力与噪声数值预报方法研究 被引量：6

10

作者 张楠 李亚 +1 位作者 黄苗苗 陈默 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期1439-1451,共13页

本文给出了基于大涡模拟(LES)与Powell涡声理论的艇桨耦合状态螺旋桨水动力与噪声数值预报方法。首先描述了LES方法与Powell涡声理论及其声学远场解;然后利用LES结合滑移网格计算了AU5-65螺旋桨敞水工况的水动力,得到了推力系数、扭矩... 本文给出了基于大涡模拟(LES)与Powell涡声理论的艇桨耦合状态螺旋桨水动力与噪声数值预报方法。首先描述了LES方法与Powell涡声理论及其声学远场解;然后利用LES结合滑移网格计算了AU5-65螺旋桨敞水工况的水动力,得到了推力系数、扭矩系数与敞水效率,给出了螺旋桨梢涡、叶根涡、毂涡的流动结构空间分布,又计算了SUBOFF潜艇带AU5-65螺旋桨自航工况水动力,获得了实效伴流分数、推力减额与相对旋转效率等自航因子,分析了螺旋桨在艇后旋转时的涡旋结构,并将敞水与自航水动力计算结果与试验结果进行了对比分析,验证了流动计算方法的可靠性;最后,在对流动声源数值计算的基础上,对敞水与自航工况下的螺旋桨噪声进行了数值预报,并与试验结果进行了对比分析,分析了声压谱谱型与幅值,辨识了艇桨耦合流动对于螺旋桨噪声的影响,验证了数值预报方法的适用性与可靠性。 展开更多

关键词 潜艇 螺旋桨 涡旋结构 流激噪声 大涡模拟 Powell涡声理论

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管系湍流噪声辐射研究方法进展 被引量：14

11

作者 李再承 侯国祥 吴崇健 《中国舰船研究》 2007年第1期34-38,共5页

从湍流声辐射的相关理论出发,介绍Lighthill声学比拟理论以及该理论的研究进展,如含固体边界的Curle方程、Powell的涡声理论等。运用这些理论,对潜艇舱室管路系统工作时,管道内及水阀内流体湍动引起的湍流边界层噪声、涡激噪声等进行机... 从湍流声辐射的相关理论出发,介绍Lighthill声学比拟理论以及该理论的研究进展,如含固体边界的Curle方程、Powell的涡声理论等。运用这些理论,对潜艇舱室管路系统工作时,管道内及水阀内流体湍动引起的湍流边界层噪声、涡激噪声等进行机理性分析,对管系流动噪声的主要声源(包括偶极子源与四极子源)进行探讨,并列举工程上常用的管路噪声控制方法。 展开更多

关键词 流噪声 湍流噪声辐射 Lighthill声比理论 涡声理论 波数—频率谱 传递函数

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圆柱绕流气动噪声数值分析 被引量：4

12

作者 顾信忠 李舜酩 《声学技术》 CSCD 北大核心 2016年第2期95-100,共6页

为了快速预测刚性圆柱绕流的气动噪声,研究了一种将离散涡方法(DVM)和涡声理论结合起来计算低马赫数、高雷诺数流场气动噪声的方法。首先用Oseen粘性涡模型改进了离散涡方法并模拟了圆柱绕流,分析结果与实际情况相符。根据流场计算的结... 为了快速预测刚性圆柱绕流的气动噪声,研究了一种将离散涡方法(DVM)和涡声理论结合起来计算低马赫数、高雷诺数流场气动噪声的方法。首先用Oseen粘性涡模型改进了离散涡方法并模拟了圆柱绕流,分析结果与实际情况相符。根据流场计算的结果,应用涡声理论进一步计算了远场的声压。测点的总声压级与实验值及其他数值计算结果都比较吻合。最后绘制了声场的指向性特性曲线,表明圆柱绕流声场明显的偶极子特性。 展开更多

关键词 气动噪声 圆柱绕流 离散涡方法 涡声理论 Oseen涡

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离心通风机气动噪声数值研究的现状与分析 被引量：4

13

作者 唐囡 刘秋洪 祁大同 《流体机械》 CSCD 北大核心 2008年第11期32-37,共6页

归纳与分析了离心通风机气动噪声数值研究的现状,对涡声理论在宽频噪声研究中的可行性进行了探讨,并指出了目前离心通风机气动噪声数值研究所面临的主要问题。可为离心通风机气动噪声产生机理和数值预测的研究提供参考。

关键词 离心通风机 气动噪声 数值分析 涡声理论

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上下并联轴流风机室外机气动声学预测模型 被引量：1

14

作者 田杰 欧阳华 +1 位作者 吴亚东 杜朝辉 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1495-1498,共4页

本文基于CFD模拟方法,分析了空调器室外机上下并联轴流风机系统噪声源分布,建立了室外机气动声学预测方法。研究发现,上下并联轴流风机系统由宽频和离散频率噪声组成,宽频噪声是影响室外机噪声总声压级的重要因素。涡声分析表明,涡脱落... 本文基于CFD模拟方法,分析了空调器室外机上下并联轴流风机系统噪声源分布,建立了室外机气动声学预测方法。研究发现,上下并联轴流风机系统由宽频和离散频率噪声组成,宽频噪声是影响室外机噪声总声压级的重要因素。涡声分析表明,涡脱落噪声是宽频噪声的主要影响因素。基于CFD的叶片尾缘涡脱落噪声预测方法计算得到宽频声压误差为2dB,考虑离散频率影响时,室外机A计权总声压级预测误差小于2dBA。基于CFD的点源时域预测模型,捕捉到了上下并联轴流风机系统的离散频率噪声峰值,且在上下叶轮前二阶谐波处预测值与实验值吻合较好。 展开更多

关键词 轴流风机 气动噪声 涡声理论 时域预测

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泄洪洞下游低频噪声数值模拟预测研究 被引量：6

15

作者 王孝群 练继建 +1 位作者 马斌 杜帅群 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期103-112,共10页

针对泄洪洞泄洪时下游环境中的低频气压脉动强度预测问题,通过紊流数值模拟,分析了泄流流速分布特征,开展了涡结构识别,研究了涡量脉动特性,并结合涡声理论对如美水电站多洞联合泄洪工况进行了泄洪诱发低频气压脉动预测。结果表明:涡结... 针对泄洪洞泄洪时下游环境中的低频气压脉动强度预测问题,通过紊流数值模拟,分析了泄流流速分布特征,开展了涡结构识别,研究了涡量脉动特性,并结合涡声理论对如美水电站多洞联合泄洪工况进行了泄洪诱发低频气压脉动预测。结果表明:涡结构主要分布在泄流水舌入水点及其下游,即水流剪切作用剧烈的部位,水垫塘存在大量的发卡涡和马蹄形涡等大尺度涡结构;涡量脉动在0~2 Hz范围内存在多个优势频率,泄洪涡量脉动可能诱发相应频率的低频气压脉动;各工况下预测声压级最高可达140 dB以上,但声波在水-气界面及雾化液滴耗散作用下,水垫塘周边1 km范围内,衰减后的低频声压级最大约122 dB。 展开更多

关键词 低频气压脉动 泄洪洞 数值模拟 涡量脉动 涡声理论

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扫路车用离心风机噪声研究进展 被引量：1

16

作者 张建国 李亮 +2 位作者 张斌 魏星 万军 《建设机械技术与管理》 2018年第10期73-77,共5页

本文主要回顾了离心风机噪声研究的国内外现状和最近十年取得的一些研究成果。首先总结了离心风机气动噪声产生的机理,然后从离心风机流动诱发噪声的理论分析、数值计算与试验研究三个方面对国内外研究离心风机噪声所使用的方法和取得... 本文主要回顾了离心风机噪声研究的国内外现状和最近十年取得的一些研究成果。首先总结了离心风机气动噪声产生的机理,然后从离心风机流动诱发噪声的理论分析、数值计算与试验研究三个方面对国内外研究离心风机噪声所使用的方法和取得的成果进行了总结;最后讨论了目前研究存在的一些问题和今后的研究方向。 展开更多

关键词 离心风机 噪声 声类比方程 涡声理论 量纲分析 湍流

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飞机起落架气动噪声特性仿真与试验 被引量：23

17

作者 龙双丽 聂宏 +1 位作者 薛彩军 许鑫 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1002-1013,共12页

对某型飞机前起落架的气动噪声特性进行了数值仿真分析和声学风洞试验研究。在典型飞机着陆速度下,采用分离涡(DES)方法模拟起落架周围非定常湍流流场,通过涡声理论计算声源的强度和位置,并利用FW-H(Ffowcs-Williams/Hawkings)方程积分... 对某型飞机前起落架的气动噪声特性进行了数值仿真分析和声学风洞试验研究。在典型飞机着陆速度下,采用分离涡(DES)方法模拟起落架周围非定常湍流流场,通过涡声理论计算声源的强度和位置,并利用FW-H(Ffowcs-Williams/Hawkings)方程积分外推法求解出不同部件及其组合件产生的声场,分析其噪声的产生机制、频谱特性及远场指向特性,同时评估各部件对总噪声的贡献量。在声学风洞中对轮胎和轮叉组合件进行气动声学试验,借助麦克风测量获得了噪声的频谱特性。基于部件固体表面积分计算的仿真结果与试验结果在声学远场条件下吻合较好。仿真结果表明:起落架气动噪声是钝体绕流噪声和空腔噪声的叠加,呈现宽频噪声的特性。强度最大的声源主要分布在起落架各部件的固体表面;轮胎噪声对总噪声的贡献最大,其次是轮叉噪声,支柱噪声对总噪声贡献最小。各部件噪声和总噪声均具有偶极子声源的辐射特性。空间可穿透积分面计算的声压级结果比固体表面计算的声压级结果大5dB左右。该研究结果为低噪声起落架设计提供了一定的参考。 展开更多

关键词 起落架噪声 声学测量 计算气动声学 涡声理论 声类比

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一种预测平板尾迹噪声的时域无网格方法 被引量：2

18

作者 洪志亮 高鸽 +1 位作者 景晓东 孙晓峰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3501-3514,共14页

基于离散涡方法和涡声理论建立了一种预测二维平板尾迹发声的时域无网格方法。该方法应用解耦方式完成声场计算,首先使用离散涡方法计算了均匀来流作用下的平板尾迹流场,得到了流场中点涡的涡量、位置和速度等关键参数,然后基于涡声理... 基于离散涡方法和涡声理论建立了一种预测二维平板尾迹发声的时域无网格方法。该方法应用解耦方式完成声场计算,首先使用离散涡方法计算了均匀来流作用下的平板尾迹流场,得到了流场中点涡的涡量、位置和速度等关键参数,然后基于涡声理论建立了自由空间中点涡发声模型,并引入了时域边界元方法来模拟平板表面对声场的散射作用,计算得到了平板尾迹涡发声的偶极子声场分布和指向性等关键特征。通过对上下表面涡以及平板散射对声场贡献的深入分析表明,从平板尾缘上下角点脱落并卷起的涡团均为偶极子源,平板的散射作用使得声场在一定程度上得到加强,并且使声场具有极大值方向垂直于平板表面的偶极子指向性特征。所建立的无网格方法计算快速,能同时获得流场和声场分布的关键特征,可提升对气动噪声产生机理的基本认识,同时还为尾迹噪声的理论研究提供了一种具有工程应用价值的可靠计算方法。 展开更多

关键词 气动声学 尾迹发声 无网格方法 离散涡方法 涡声理论 时域边界元方法

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