超音速腔体闭式流动控制实验与数值模拟分析

本文档标题"腔体闭式流动控制的实验和数值模拟 (2008年)"聚焦于研究闭式流动腔体的流体动力特性，特别是在安装圆柱形控制杆后的声压级(Sound Pressure Level, SPL) 变化以及压力分布。研究方法结合了数值模拟和风洞实验，以深入理解这种复杂流体系统的动态行为。 数值模拟部分，研究人员使用三维Navier-Stokes方程（N-S方程）进行计算，采用了先进的AUSM+计算格式，这有助于精确处理湍流现象。湍流模型选择威尔科克斯k-ω模型，这是一种广泛用于预测复杂流场中涡旋结构的模型。通过这种方法，他们能够在理论上预测腔体内流体的流动模式和压力分布。 实验部分在0.6米×0.6米的超音速风洞中进行，对腔体底部进行了详细的静态和动态压力测量，包括40个常规静压点和15个动态测压点。研究发现，当外部流速为超音速时，腔体底部压力变化显著，且SPL值与频率之间的关系曲线并未显示出明显的峰值。这意味着在自然状态下，闭式流动腔体的声压特性存在特定的流动特性。 然而，当实施控制后，腔体底部的压力梯度减小，表明控制有效地改变了压力分布。同时，实验结果还显示，控制措施对不同区域的影响有所区别：在后缘分离区，测压点的SPL值下降，而在前缘分离区，SPL值有所上升。这表明控制策略能够有针对性地优化声压水平，以减少不希望的振动或噪声。 该研究的关键词包括“腔体”、“流动控制”和“声压级”，表明其核心关注的是如何通过控制手段来优化腔体内的声学性能，这对于航空航天等领域中的声学设计具有重要意义。整体而言，这篇论文提供了闭式流动控制的重要理论依据和技术指导，对于理解和改善飞行器或其他流体动力系统内部声环境有实际应用价值。