《Experimental Thermal and Fluid Science》：Geometric tailoring of low blockage tabs for passive control of under-expanded jet noise
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摘要机械齿是被动控制喷流噪声的主要策略。虽然齿片可以抑制啸叫声，但会带来流道阻塞和高频噪声惩罚，且总体降噪效果高度依赖于齿片几何形状。为解决这一权衡问题以及单一参数变化的局限性，本研究探讨了在垂直齿片向切齿构型过渡过程中尚未充分研究的齿片参数。本文研究了多个齿片几何参数（高度
摘要
机械齿是被动控制喷流噪声的主要策略。虽然齿片可以抑制啸叫声，但会带来流道阻塞和高频噪声惩罚，且总体降噪效果高度依赖于齿片几何形状。为解决这一权衡问题以及单一参数变化的局限性，本研究探讨了在垂直齿片向切齿构型过渡过程中尚未充分研究的齿片参数。本文研究了多个齿片几何参数（高度、宽度、倾角和数量）对欠膨胀喷流噪声的影响。结果表明，增加齿片高度会使剪切层变厚并破坏激波单元，但并不总能降低噪声。相反，增加齿片宽度会因喷流扩散加剧而放大噪声，并辐射出新的啸叫音。相比之下，较小的尺寸由于对喷流的扰动最小，比较大尺寸更能降低噪声，在抑制啸叫的同时不会显著增加噪声惩罚。齿片倾角是最有利于降噪的参数，因为它增强了沿流动方向的涡量对齐。具体而言，倾角与齿片高度之间存在协同效应，与自由喷流相比，60°向外倾角可实现10 dB的噪声降低和70%的声功率减少。单个齿片通过局部涡量有效抑制啸叫，而四个齿片在高度欠膨胀条件下通过破碎激波单元并减少激波相关噪声而有效。因此，具有最小宽度、高倾角和高数量的齿片构型可以最大化抑制效率，在独立参数变化中提供 superior 的噪声控制。
章节摘要
背景
喷流混合在许多工程应用中至关重要，大量研究致力于通过改善燃烧效率和控制羽流红外辐射来优化混合过程[1]、[2]、[3]。特别是在超声速喷流中，由于扩散率、湍流和夹带水平随可压缩性增加而降低，迫切需要增强混合效果[4]、[5]。在推进系统中实现高效燃烧的混合增强以及喷流降噪是超声速流动中的两大主要挑战[6]。
啸叫消除
齿片的概念源于以下观察：在喷嘴出口附近的喷流中突出一个固体物体会消除啸叫[9]。Westley和Lilley[10]对齿片（称为齿状延伸）进行了最早的研究，通过评估不同数量和大小的齿片以及不同倾角的齿片来研究喷流噪声抑制效果。Bradbury和Khadem[11]假设齿片通过终止参与噪声产生的涡环来改变喷流噪声。Harper
喷流设施与实验程序
喷流噪声实验在印度理工学院马德拉斯分校热力学与燃烧工程（TDCE）实验室的半消声室中进行。房间尺寸为2.5 m × 2 m × 2 m，截止频率为700 Hz，已校准为声学自由场环境。地面铺设地毯进行声学处理，以最小化反射。房间配备压缩空气供应管线，连接至稳压室，并在入口处设置通风口以实现夹带，在出口处排出喷流废气。
结果与讨论
本节讨论了自由喷流（基线管道喷嘴的未控制喷流）的噪声特征以及参考齿片构型（I0 2H1W1）对喷流噪声的影响，随后对齿片几何参数进行参数化变化研究。为表征啸叫特性并确定关键NPR值，进行了一项瞬态放气实验。在此瞬态实验期间，同步测量稳压室中的压力和远场麦克风处的声压。
结论
本研究通过实验探讨了齿片几何参数对欠膨胀喷流噪声的影响。虽然齿片可以抑制啸叫，但会导致流道阻塞并增加混合噪声。因此，总体降噪效果强烈依赖于齿片几何形状和NPR。本研究评估了多个齿片几何参数（齿片高度、宽度、倾角和数量）的影响，为降噪的参数选择提供设计指导。有利因素
CRediT作者贡献声明
Jaswanth K.K. Alapati：撰写——初稿、可视化、方法学、调查、正式分析、数据管理。K. Srinivasan：撰写——审阅与编辑、监督、概念构思。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争经济利益或个人关系。
致谢
作者感谢R. Karthik先生和Shreyas Patel先生在实验方面提供的帮助。作者还感谢Shamit Bakshi教授提供高速摄像机。
Jaswanth K.K. Alapati|K. Srinivasan
印度理工学院马德拉斯分校，机械工程系，印度金奈，邮编600036
