火箭发动机喷流噪声研究:喷管尺寸影响分析
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更新于2024-08-11
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"该研究主要探讨了喷管尺寸对火箭发动机喷流噪声的影响,通过结合大涡模拟(LES)和FW-H方法进行数值模拟,分析了不同尺寸喷管下的高温燃气喷流气动声场特性。研究发现,火箭发动机的远场噪声呈现方向性,在离开喷流中心轴线40°的位置声压级最高。此外,喷管尺寸的增加会直接导致噪声声压级的提升。这一研究为预测不同尺寸火箭发动机的喷流噪声提供了理论依据,有助于降低噪声对人员健康和环境的影响。尽管国内外已有相关研究,但对于马赫数超过2且燃温超过2000K的火箭发动机喷流噪声,仍需要更深入的理解和研究。"
这篇论文详细阐述了火箭发动机喷流噪声的特征及其与喷管尺寸之间的关系。首先,噪声的声压级在喷流的特定角度(40°)达到峰值,显示出明显的方向性特征,这在设计噪声控制策略时具有重要意义。其次,研究通过数值模拟揭示了喷管尺寸与噪声强度的直接关联,较大的喷管尺寸会导致更高的噪声声压级,这对于火箭发动机的设计和优化提供了重要参考。
论文还回顾了国内外在此领域的研究进展,包括Gely关于ArianeV火箭噪声控制的实验研究,Shen和Tam利用计算气动声学对超音速喷流啸音的研究,以及Li和Gao通过雷诺时均法对超音速喷流噪声的探索。国内研究如汪洋海和徐悦的工作,分别在超音速喷流啸音的理论与实验降噪方面做出了贡献。然而,针对高马赫数、高燃温火箭发动机的喷流噪声研究仍存在不足,这是未来研究的重点方向。
这项研究的创新之处在于结合了两种不同的数值模拟方法——LES和FW-H,以更精确地模拟和分析火箭发动机的气动声场。这样的方法可以为火箭发动机噪声控制提供更准确的预测工具,有助于开发新的降噪技术和策略,以保护工作人员的健康,减少对环境的噪音污染。因此,这项研究不仅增加了我们对火箭发动机噪声特性的理解,也为未来的工程实践提供了宝贵的理论支持。
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