尖端延伸可改变自由剪切层的形成和发展,并对缝翼噪声辐射产生影响。首先,基于30P30N多段翼型及DDES瞬态流场仿真方法,分析该翼型在两种尖端延伸方式下的压力、湍动能及瞬态涡量等参数的分布趋势;其次,利用FW-H积分法分析缝翼的远场噪声声压级与指向性分布特征;最后,基于∇2ρ瞬态流场结构分析方法,研究缝翼尖端延伸对剪切层涡结构的动态演变规律,及其对气动噪声特性的影响。结果表明尖端延伸可有效改变缝翼流场参数分布,其中沿剪切层方向延伸,可减弱缝翼凹腔的湍动能强度,减小气流分离涡的特征尺度,在一定程度上抑制缝翼噪声的辐射(低频段窄带峰值降低约3 dB)。

低频窄带噪声是缝翼噪声的重要组成部分,研究其产生机制是缝翼噪声抑制的重要途径。基于30P-30N多段翼的瞬态流场分析,采用本征正交分解(POD)和动态模态分解(DMD)方法研究缝翼瞬态压力脉动的模态结构特征,获得缝翼瞬态流场主要特征模态以及窄带频率分布;利用经验模态分解(EMD)和互相关分析,保留原始瞬态压力信号的低频特性进行重构,并根据特征点的延迟时间及几何关系确定低频窄带噪声源位置。研究结果表明,低频窄带声源主要集中在特征模态压力脉动较大区域,如缝翼尾缘、剪切层下游及回流区;同时,在非特征模态的缝道及主翼前部区域也存在低频窄带声源,这些区域主要特征为由剪切层撞击壁面引起的缝翼尾缘与主翼前缘之间流场结构的相互作用。