许 聪， 刘琪麟， 赖焕新

（华东理工大学机械与动力工程学院，上海 200237）

作为气动声学的基本问题，喷射流动及其噪声的准确预测一直是国内外该领域的研究热点。对于实际的航空发动机，尾气喷流从涡轮到喷管出口的距离较短，而且在喷口处即为完全湍流状态，但相关的边界层厚度或湍流强度等湍流参数难以用实验测量得知[1]。数值计算方面，由于计算资源的限制，目前还难以一体化地计算上游叶轮机械和下游喷流的流-声场；喷射流动及其噪声问题仍只能单独考虑。而对于喷流模拟，上述湍流实验参数的缺乏使得数值合成湍流来流缺少依据，Bogey 等[2]的研究表明，喷口初始状态相关来流条件的准确性严重影响远场噪声的预测结果。实际喷管出口往往是湍流状态，而过去关于喷流计算的初始条件多为层流状态。文献[3-4]的结果显示层流的初始剪切层可导致远场总声压级的预测值与实验值有5～10 dB 的误差。层流的初始状态导致喷流发展中存在层流向湍流转捩，该现象会产生额外的低频噪声[5]，但实际喷流下游并不存在这种流动过程。因此，数值合成湍流的喷管出口，从而准确预测湍流的混合层流动特性至今是喷流噪声研究的重点[6]。文献[7-8]将喷管包含在计算域内，试图让其自由发展得出湍流来流，但商用飞机发动机的喷流和全尺寸实验中的喷流中并没有这样的发展段[2]。因此，在喷流数值计算中如何利用人工扰动触发转捩，使其在尽可能短的范围内接近自由湍流条件，是当前喷流模拟普遍采用的策略，也是实现喷流大涡模拟准确预测的关键。……