飞行器可变形襟翼的流动噪声数值预测及其噪声机理研究

Airframe has become the most significant noise contributor while aircraft operates in the appoach and landing configuration. Previous studies assumed airframe noise as flow-generated noise from rigid bodies, without considering the fluid structure interactions which may have strong effect on the noise generation and propagation. In this project, a new numerical approach would be developed, based on theories of aeroacoustics and aeroelasticity, to predict the flow-induced noise from deformable airframe component with fluid-structure interactions. The proposed method involves the coupling of fluid dynamics, structure dynamics and aeroacoustics computations, which would be established by developing high-accuracy and high-efficiency interpolation and mesh deformation algorithms based on the radial basis functions and solving the FW-H equation over the dynamic meshes. The application of our method to the noise simulation of deformable flap would help to further understand the mechanism of deformable airframe component noise generation, and provide technical support for the aerospace industry in noise reduction.

在飞机减速降落阶段，机体噪声已经成为了民航飞机的最主要噪声源。以前对机体噪声的研究将对象简化为刚性体，只考虑气流对结构的作用及其辐射噪声，而忽略机体结构在气动力下的变形运动对气流的反作用以及可能由此带来的噪声特性的改变。我们的研究将把机体噪声的研究对象扩展到可变形机体部件，通过结合气动声学和气动弹性理论，建立考虑流固耦合作用的机体噪声数值模拟方法。该方法包含流体计算、结构运动计算和噪声计算三个方面，其中三者的耦合是我们研究的主要内容。我们将基于径向基函数方法发展高精度高效率的耦合面物理量转化方法和网格变形方法，并且通过理论分析研究FW-H方程在动网格下的求解，从而实现不同物理场间的耦合。本项目将利用发展的数值方法对飞机可变形襟翼的流动噪声进行数值模拟，分析其流场及噪声规律，进一步揭示可变形机体部件的噪声产生机理，为航空减噪提供技术支持。

在飞机减速降落阶段，机体噪声已经成为了民航飞机的最主要噪声源。以前对机体噪声的研究将对象简化为刚性体，只考虑气流对结构的作用及其辐射噪声，而忽略机体结构在气动力下的变形运动对气流的反作用以及可能由此带来的噪声特性的改变。我们的研究将把机体噪声的研究对象扩展到可变形机体部件，通过结合气动声学和气动弹性理论，建立考虑流固耦合作用的机体噪声数值模拟方法。在本项目中，我们基于径向基函数算法发展了新的流固耦合及网格变形算法，实现了针对大规模工程问题的高效高精度地非定常流固耦合计算。并基于发展的算法开发了流-固-声耦合计算程序，对飞机可变形襟翼的流动噪声进行数值模拟，分析其流场及噪声规律，进一步揭示可变形机体部件的噪声产生机理，为航空减噪提供技术支持。