分层大气湍流场对远场声爆传播的影响 |
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引用本文: | 乔建领,韩忠华,丁玉临,宋文萍,宋笔锋.分层大气湍流场对远场声爆传播的影响[J].航空学报,2023(2):126-141. |
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作者姓名: | 乔建领 韩忠华 丁玉临 宋文萍 宋笔锋 |
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作者单位: | 1. 西北工业大学航空学院环保型超声速客机研究中心/气动与多学科优化设计研究所;2. 西北工业大学航空学院翼型叶栅空气动力学国家级重点实验室 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(12072285);;陕西省自然科学基金(2020JM-127); |
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摘 要: | 研究大气湍流对声爆的影响对于新一代超声速民机的低声爆设计具有重要意义。在真实大气环境中,大气湍流是普遍存在的,其会使低声爆波形在由高空向地面传播的过程中发生扭曲、畸变和振荡,并改变波形的能量分布。利用基于单向近似假设的二维HOWARD方程,以类Tu-144飞机的N型波和经过JSGD声爆最小化理论设计的低声爆波形为对象,研究分层大气湍流对N型波和低声爆波形的影响。首先,介绍了考虑大气边界层湍流效应的声爆传播模拟方法,包括改进的二维HOWARD方程及其离散求解方法、分层大气湍流场的建模方法,并采用JAXA抛体试验数据对预测方法的有效性进行了验证,同时与KZK方程预测结果进行了对比。其次,运用本文发展方法研究了N型波和低声爆波形在分层大气边界层湍流场中的传播情况,对地面可观测波形的主观噪声级和超压峰值进行了统计分析,发现大气湍流对增大N型波和低声爆波形主观噪声级(ASEL、PLdB)的概率很小,但很大程度上会增强波形超压峰值。最后,通过改变大气湍流生成过程中3个参数的数值,研究了不同强度的大气湍流场对声爆波形的影响,结果表明:风速脉动幅值和湍流积分尺度的增强对N型波和低声爆波形的感觉声压级影...
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关 键 词: | 声爆 超声速民机 HOWARD方程 大气湍流 计算流体力学 |
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