Sound generation by the scattering of vortical waves from a convected vortex
Abstract
上游流动所携带的涡波与下游大尺度旋涡结构的相互作用广泛存在于航空航天工程领域．作为横波的涡波与旋涡结构相互作用能否产生作为纵波的声波，在旋涡流动中是否存在涡波被散射为声波的物理过程．尽管关于波涡相互作用的论著层出不穷，但是目前还没有专门针对上述问题开展研究的报道．本文针对涡波在旋涡流动中的散射发声问题，发展了符合实际流动特征的对流等熵涡模型，推导了对流等熵涡对涡波散射发声的控制方程，进而提出了研究涡波在旋涡流动中散射发声的数值模型．采用高阶精度高分辨率方法数值模拟了涡波在对流等熵涡流动中散射发声的物理过程．基于 Helmholtz 分解得到了散射场中各组分扰动波的传播形式，直接验证了涡波在旋涡流动中散射发声的存在性．此外，还给出了对散射发声起关键作用的无量纲参数：旋涡强度、长度尺度比、对流马赫数和来流马赫数，并且重点分析了旋涡强度和长度尺度比对散射声场的影响规律．
