Page 33 - 《振动工程学报》2025年第8期

第 8 期 朱剑月，等： 串列海豹胡须柱杆件周围流场与气动噪声特性分析 1673

2. 4 气动噪声预测结果 线峰值频率与升力系数功率谱密度曲线（图 4（a）和
（b））的峰值频率一致，曲线形状较相似，表明类圆柱
进行串列类圆柱杆件气动噪声预测时，远场声
杆件涡脱落产生的非定常脉动力是诱发气动噪声的
接收点布置如图 13 所示。考虑流场发展对称性，在
主要原因。圆柱和椭圆柱工况的上、下游杆件中尾
杆件中截面内分别以上、下游杆件中心为圆心、半径
流交替涡脱落产生较强的峰值噪声，主频分别位于
为 1.5 m 的半圆上，每隔 5°布置一个远场声接收点，
177 和 293 Hz，圆柱工况的声压级幅值高于椭圆柱
故半圆区域每个杆件周围布置 36 个声接收点，其中
工况；海豹胡须柱产生的气动噪声中不存在尾流规
90°声接收点与杆件中心线的连线垂直于来流方向；另 则相干涡脱落形成的峰值噪声，上、下游杆件在全频
外，为便于与风洞试验结果进行比较，在串列类圆柱 域内均为宽频噪声，且幅值明显低于圆柱与椭圆柱
杆件中截面上、于两杆件中心连线的中点垂直方向上 绕流诱发的气动噪声。另外，三种工况中下游杆件

1.5 m处布置一个远场声接收点A，进行气动噪声预测。 声压级幅值均高于上游杆件，表明下游杆件在噪声
辐射中占主导地位。
分别计算三种串列类圆柱体工况上、下游杆件
远场半圆上 36 个声接收点（如图 13 所示）的气动噪
声总声压级，然后进行镜像，获得另外对称半圆上相
应声接收点的气动噪声总声压级，可以发现上、下游
各杆件的声辐射指向性均具有典型的偶极子声源分
图 13 远场声接收点布置示意图
布特性（如图 15 所示）：连线垂直于来流方向正对杆
Fig. 13 Diagram of arrangement of far-field receivers
件中心的声接收点处总声压级幅值最大，流向上总
三种串列类圆柱体工况中上、下游杆件在以各 声压级幅值最小，这是因为几何体表面的垂向压力
自中心为圆心的远场 90°声接收点处气动噪声声压
级数值计算结果如图 14 所示。可以发现，声压级曲

图 14 远场声接收点声压级频谱 （数值计算）
Fig. 14 Sound pressure level spectrum of far-field receivers 图 15 远场气动噪声声辐射指向性
（numerical calculation） Fig. 15 Far-field aerodynamic noise radiation directivity