鋸齒型翼型尾緣噪聲控制實驗研究

許影博，李曉東

（北京航空航天大學 能源與動力工程學院，北京100191）

0 引 言

在先進的翼型設計中翼型尾緣形狀對翼型的氣動特性有重要的影響。近年來，許多學者致力于研究翼型尾緣形狀對翼型氣動噪聲的影響。位于高速來流中的翼型，尾緣噪音是其翼型噪聲的最重要組成之一，它由翼型湍流邊界層和尾緣（TE）的相互作用產生。歐盟DATA實驗項目［1］通過修改翼型形狀和應用尾緣鋸齒來降低尾緣噪音。雖然在早期的項目中對鋸齒尾緣的降噪進行過一些研究［2－3］，但是通過優化的翼型形狀來降低噪音的概念還是相對較新的。

本文采用尾緣鋸齒的方法，主要研究不同齒數和不同齒形對翼型遠聲場和表面壓力載荷的影響。第1節介紹實驗方案的相關情況。第2節給出了不同工況下翼型遠聲場和壁面壓力載荷的實驗結果，并分析了尾緣鋸齒齒數和齒形對翼型遠聲場和壁面壓力載荷的影響。

1 實驗方案

1.1 翼型選擇和尾緣鋸齒的設計

本實驗采用NACA0018翼型，這是NACA系列翼型中厚度最厚的一個，能夠滿足在其上鉆壓力載荷測量孔，以及在尾部附加鋸齒段的需要。

基于Dutch TWIN項目研究結果的二維調研［4］，超出翼型尾緣15%弦長比例的鋸齒形被認為是最具優勢的。而且，在實際實驗中，較短的尾端鋸齒不會產生明顯的顫振；顫振無疑將影響尾緣邊界層流動，從而影響整個實驗結果。

氣流的相互作用在尖銳過渡處比較強烈，例如葉片尾緣處，噪聲將會急劇增加。對于帶有鋸齒形尾緣的有限弦長翼型，前人的實驗引入了邊界元算法，只考慮單一翼型的弦，并且在跨度上使用周期邊界條件，獲得了實測邊界層速度和k－ω譜數據代碼，計算了不同長寬比的齒形以找出最佳配置。……