研究人员揭示来流湍流度对柱-翼干涉噪声影响的规律

湍流度是表征流场中速度脉动大小的物理量，来流湍流度对下游流动有显著影响。柱-翼模型是研究流动干涉噪声的经典模型，然而不同来流湍流度对其干涉噪声的影响规律尚不明确。

针对柱-翼模型，中国科学院声学研究所噪声与音频声学实验室博士生黄福康与导师金中坤对不同来流湍流度下的干涉噪声和流场特性进行对比研究，揭示了来流湍流强度对干涉噪声的影响规律。

相关研究成果发表于国际学术期刊International Journal of Aeroacoustics。

科研人员对计算域划分高质量结构网格，采用可压缩大涡模拟和声波传播方程混合方法，在确定计算域入口位置与圆柱相对翼型的实际偏移后，计算不同来流湍流度下柱-翼模型的流场分布和辐射噪声，并和公开实验数据进行对比验证了某一湍流度下计算结果的可靠性。通过对涡量场中涡结构演化进行分析，以及采用流场降阶方法 (POD, Proper Orthogonal Decomposition)方法对流场模态分布进行分析，探究来流湍流度对流场的影响，从而揭示其对辐射噪声的作用规律。

研究结果表明：随着来流湍流度增大，圆柱尾缘涡脱落频率增大，但圆柱下游旋涡结构的不稳定性加剧，流场中的大尺度涡更易破碎为小涡，前两阶POD模态能量占比降低；远场辐射噪声的功率谱密度主峰频率增大，但主峰幅值降低，总声压级降低。

该研究首次揭示了来流湍流度对柱-翼干涉噪声的影响规律，可为其它流动干涉噪声相关的研究提供指导。

本研究得到国家自然科学基金项目（11904385）资助。

图1 较小与较大湍流强度下的展向涡量云图（图/中国科学院声学研究所）

图2 不同湍流度下流向速度的第1、2、5阶POD模态云图（图/中国科学院声学研究所）

关键词：

大涡模拟；气动噪声；湍流强度；圆柱-翼型干涉噪声

参考文献：

Huang F, Jin Z. Effect of incoming flow turbulence intensity on rod-airfoil aerodynamic interaction noise. International Journal of Aeroacoustics. 2025;0(0). doi: 10.1177/1475472X251326974

论文链接：https://doi.org/10.1177/1475472X251326974