張俊龍, 梁 勇, 覃 晨

(中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心 低速空氣動(dòng)力研究所,四川 綿陽 621000)

超聲速射流在高壓管路排氣、軍用飛行器推進(jìn)系統(tǒng)、火箭推進(jìn)系統(tǒng)中廣泛存在。非理想膨脹的超聲速射流,會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的激波嘯叫噪聲(screech tone),嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起噴管疲勞,引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。早在20世紀(jì)50年代,Powell[1]針對超聲速射流的激波嘯叫噪聲開展了系列研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)軸對稱射流激波嘯叫噪聲的頻率隨射流馬赫數(shù)的變化并非是單調(diào)的,而是存在階躍現(xiàn)象(distinct jumps)。他根據(jù)頻率特性的不同將軸對稱超聲速射流的激波嘯叫噪聲分為4個(gè)不同的嘯叫級(screech stage),分別以A、B、C、D命名。對于較低完全膨脹馬赫數(shù)(Mj<1.4),圓形超聲速射流通常僅處于A模態(tài)和B模態(tài)。A模態(tài)又可分為A1模態(tài)和A2模態(tài)。Davies等[2-3]在射流兩邊布置傳聲器,并對測得的噪聲信號進(jìn)行相關(guān)分析,發(fā)現(xiàn)不同嘯叫級對應(yīng)不同的模態(tài)(mode),其中A為軸對稱模態(tài)(axisymmetric),B為彎曲模態(tài)(sinuous),C為螺旋模態(tài)(helical),D較為少見。因此業(yè)界也將超聲速射流的嘯叫級稱為嘯叫模態(tài)(screech modes)。此后很多研究人員針對軸對稱超聲速射流的激波嘯叫模態(tài)開展了大量研究,如發(fā)展了頻率預(yù)測公式[4-6],確定了模態(tài)的穩(wěn)定性特征[7],對模態(tài)的噪聲機(jī)理進(jìn)行深入研究[8-9]等。但是目前為止,大多研究都是針對激波嘯叫頻率及模態(tài)特性進(jìn)行的。由于激波嘯叫噪聲聲壓級對來流條件、唇口厚度等具有較強(qiáng)的敏感性,不同的試驗(yàn)條件測量的結(jié)果一致性較差,因而,對于激波嘯叫噪聲聲壓級的研究較少。此外,對于不同嘯叫模態(tài)下,噪聲輻射特性的差異以及對模態(tài)階躍的合理解釋目前研究仍較缺乏。

噴口外形是影響超聲速射流激波嘯叫模態(tài)特性的重要因素之一[10]。研究不同噴口外形的激波嘯叫噪聲特性能為激波嘯叫噪聲模態(tài)及模態(tài)階躍機(jī)理研究提供新的支撐。目前國際上非軸對稱超聲速射流激波嘯叫的研究大多針對矩形射流展開。Raman等[11]研究發(fā)現(xiàn),隨射流馬赫數(shù)的增加,矩形射流不存在模態(tài)切換,在馬赫數(shù)范圍1.1～1.6,激波嘯叫基頻和矩形射流流場均表現(xiàn)為反對稱模態(tài),即沿著短軸上下擺動(dòng)模態(tài)(flapping)。激波嘯叫二階頻率表現(xiàn)為對稱模態(tài)。而Gutmark等[12]發(fā)現(xiàn),在較低馬赫數(shù)時(shí),矩形射流也存在軸對稱模態(tài)。Kaji等[13-15]表明,矩形較低馬赫數(shù)時(shí),矩形超聲速射流同時(shí)存在軸對稱和反對稱模態(tài)。顯然,矩形超聲速射流表現(xiàn)出的擺動(dòng)模態(tài)與矩形噴口結(jié)構(gòu)相關(guān),矩形噴口的非軸對稱性抑制了彎曲和螺旋模態(tài)的運(yùn)動(dòng)。如果噴口外形為其它形狀時(shí),如三角形噴口,其獨(dú)特的噴口外形是否會(huì)對矩形噴口的擺動(dòng)模態(tài)產(chǎn)生抑制,進(jìn)而抑制整個(gè)超聲速射流的激波嘯叫噪聲輻射?遺憾的是對于圓形和矩形噴口以為的其它外形的噴口研究很少有文獻(xiàn)提及。

本文將著重研究對比圓形、正方形以及正三角形收縮噴管的超聲速射流噪聲激波嘯叫的輻射特性及模態(tài)特征,為激波嘯叫噪聲的抑制提供另一種思路。為確保不同噴口外形實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可對比性,本研究加工的圓形、正方形和正三角形的收縮噴管具有相同的出口面積、唇口厚度和收縮比(收縮比12.57)以及相似的收縮曲線。實(shí)驗(yàn)研究在校準(zhǔn)級消聲室內(nèi)的射流模擬裝置上展開。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),超聲速射流激波嘯叫噪聲的輻射特征和模態(tài)特性確實(shí)與噴口外形密切相關(guān),不同外形的噴口表現(xiàn)出完全不同的模態(tài)特性,而不同模態(tài)特性對應(yīng)的激波嘯叫噪聲聲壓級分布也存在較大差異。

1 裝置及測量方法

1.1 射流模擬裝置和實(shí)驗(yàn)噴口

本研究所采用的消聲室內(nèi)的射流模擬裝置照片如圖1所示。該射流模擬裝置建立在全消聲室內(nèi)。消聲室凈空間尺寸為10.8 m(長)×8.4 m(寬)×7.0 m(高),消聲室截止頻率100 Hz。消聲室滿足ISO-3745標(biāo)準(zhǔn),本底噪聲僅7 dB(A)。射流模擬的動(dòng)力來源于CARDC的2 MPa、20 000立方中壓氣源,通過兩級調(diào)壓控制系統(tǒng)對目標(biāo)壓力進(jìn)行控制。系統(tǒng)壓力控制精度0.1%,最大供氣質(zhì)量流量為2 kg/s,核心區(qū)射流速度最大可達(dá)1.7 Ma[16]。

圖1 CARDC射流模擬裝置噪聲實(shí)驗(yàn)照片F(xiàn)ig.1 Photo of jet simulator noise test at CARDC

為進(jìn)行不同噴口出口截面形狀的射流激波嘯叫噪聲研究,加工了由圓形過渡到目標(biāo)外形的收縮段和噴口。實(shí)驗(yàn)噴口出口截面形狀分別為圓形、正方形和正三角形。所有噴口的出口截面積均為25 cm2,唇口厚度0.8 cm。收縮段上游通過內(nèi)徑20 cm圓形法蘭與射流模擬裝置穩(wěn)定段連接。三種噴口的收縮段長均為20 cm,收縮比為12.57。收縮段下游為5 cm的等直段噴口。

1.2 實(shí)驗(yàn)測量及數(shù)據(jù)處理方法

為測量超聲速射流激波嘯叫噪聲遠(yuǎn)場輻射特性,本實(shí)驗(yàn)在與射流軸線同高的平面,以射流噴口出口中心為原點(diǎn),半徑4m處布置三個(gè)遠(yuǎn)場傳聲器測點(diǎn),極角(射流出口截面中心與傳聲器的連線與射流軸線下游方向的夾角)分別為30°、90°和120°,分別測量射流激波嘯叫向上游、側(cè)邊和下游方向的噪聲輻射。為獲得超聲速射流激波嘯叫噪聲的模態(tài)特性,在噴口出口截面上周向等間隔布置了12個(gè)傳聲器。該傳聲器陣列通過安裝座連接在收縮段上游法蘭上,如圖1所示。周向陣列測量的平面位于噴口出口平面下游10.8 cm(2倍噴口水力直徑),相鄰傳聲器周向角度間隔30°,傳聲器頭部距離噴口軸線15 cm。

所用傳聲器型號為G.R.A.S.公司的1/4英寸自由場傳聲器46BE,前置放大器為G.R.A.S. 26CB。傳聲器及放大器的分析頻率范圍為:4 Hz～100 kHz;動(dòng)態(tài)范圍:35 dB(A)～160 dB;靈敏度:4 mV/Pa。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用BBM-PAK噪聲振動(dòng)測試分析系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)采樣時(shí)間設(shè)為30 s,采樣頻率204.8 kHz。數(shù)據(jù)頻譜分析采用Welch求功率譜的方法進(jìn)行,每個(gè)數(shù)據(jù)塊長度為16 834個(gè)數(shù)據(jù)/塊,分析的窄帶信號頻率間隔為12.5 Hz。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的機(jī)理分析

2.1 超聲速射流遠(yuǎn)場噪聲頻譜

圖2為射流完全膨脹馬赫數(shù)Mj=1.34,極角分別為120°(上游方向)、90°(側(cè)邊方向)和30°(下游方向)時(shí),相同狀態(tài)不同次實(shí)驗(yàn)測得的超聲速射流噪聲重復(fù)性結(jié)果。由結(jié)果可知,由于研制的射流模擬裝置具有較高的壓力控制精度,不同次實(shí)驗(yàn)獲得的噪聲測量結(jié)果重復(fù)性很好,測得的嘯叫峰值聲壓級波動(dòng)在1 dB以內(nèi)。

(a) 極角120°

(b) 極角90°

(c) 極角30°圖2 典型工況下超聲速射流噪聲頻譜重復(fù)性結(jié)果,Mj=1.34Fig.2 Repeatablity results of supersonic jet noise spectral under typical condition,Mj=1.34

由圖2可知,下游方向低頻的湍流混合噪聲要明顯大于側(cè)邊方向和上游方向。激波嘯叫噪聲的基頻(2 225 Hz)聲壓峰值隨極角的變化不大,聲壓級差量在5 dB以內(nèi)。倍頻(4 450 Hz)聲壓峰值在極角90°方向要明顯大于上游方向和下游方向,不同極角位置之間聲壓級的差量超過10 dB。

圖3給出了圓形、正方形、正三角形噴口在射流完全膨脹馬赫數(shù)Mj=1.34,極角分別為120°、90°和30°時(shí)的頻譜結(jié)果。由結(jié)果可知,圓形噴口與正方形噴口的激波嘯叫頻率和幅值均較為接近,而三角形噴口激波嘯叫噪聲差異較大。圓形噴口激波嘯叫基頻頻率(2 225 Hz)附近,三角形噴口的激波嘯叫噪聲聲壓較低,但三角形噴口存在額外的嘯叫頻率(3 062 Hz)。該現(xiàn)象還將在后文中作進(jìn)一步分析。

(a) 極角120°

(b) 極角90°

(c) 極角30°圖3 不同噴口外形超聲速射流噪聲頻譜對比,Mj=1.34Fig.3 Spectral comparison of supersonic jet noise with different nozzle shapes,Mj=1.34

2.2 超聲速射流激波嘯叫頻率和幅值特性

圖4給出了不同外形噴口超聲速射流激波嘯叫頻率隨射流完全膨脹馬赫數(shù)Mj的變化結(jié)果。由結(jié)果可知,隨射流完全膨脹馬赫數(shù)的增加,圓形噴口和正方形噴口激波嘯叫頻率逐漸由A1模態(tài)過渡到A2模態(tài),然后過渡到B模態(tài)。正三角形噴口在完全膨脹馬赫數(shù)較低時(shí)沒有出現(xiàn)激波嘯叫噪聲,不存在A1模態(tài);在完全膨脹馬赫數(shù)較高時(shí),激波嘯叫為B模態(tài),還出現(xiàn)了額外的頻率較高的模態(tài),本文將其命名為E模態(tài)。該嘯叫頻率也可從圖3的頻譜結(jié)果中觀察到。

圖4 不同外形噴口激波嘯叫頻率隨射流完全膨脹馬赫數(shù)的變化Fig.4 Frequency of screech tone versus fully expanded jet Mach number for jets with different nozzle shapes

由圖4可知,對于圓形噴口,A2模態(tài)出現(xiàn)的馬赫數(shù)范圍較窄,Mj不到1.20時(shí)便過渡到了B模態(tài),而正方形噴口直到Mj=1.26才過渡到B模態(tài)。三角形噴口Mj在1.20～1.23之間都存在A2模態(tài)和B模態(tài)共存的現(xiàn)象,在Mj=1.32～1.37范圍內(nèi)存在B模態(tài)和E模態(tài)共存的現(xiàn)象。

不同的超聲速射流的激波嘯叫模態(tài),除對應(yīng)的頻率特性不同外,其幅值特性也存在較大差異。由于激波嘯叫聲壓級對來流條件、唇口厚度等具有較強(qiáng)的敏感性,不同試驗(yàn)條件測量的結(jié)果一致性較差,因而,較難獲得可信的規(guī)律性結(jié)果。本期實(shí)驗(yàn)為獲得噴口外形對超聲速射流激波嘯叫聲壓級的影響規(guī)律,實(shí)驗(yàn)工況除噴口外形外,盡量保持其它參數(shù),如面積、唇口厚度、來流條件等的高度一致,加上實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好的重復(fù)性,因此所得的結(jié)果可用于激波嘯叫幅值特性的分析研究。圖5給出了90°極角方向不同模態(tài)下的圓形超聲速射流激波嘯叫基頻和倍頻的幅值隨射流完全膨脹馬赫數(shù)的變化情況。對于A1和A2模態(tài),隨射流完全膨脹馬赫數(shù)的增加,激波嘯叫基頻的幅值增加,達(dá)到最大值后,隨完全膨脹馬赫數(shù)的增加,激波嘯叫基頻幅值開始減小,直至發(fā)生激波嘯叫模態(tài)的階躍。在B模態(tài)時(shí),激波嘯叫基頻幅值隨射流完全膨脹馬赫數(shù)的增加而振蕩變化,但沒有明顯的增加趨勢。而對于激波嘯叫倍頻,相比A模態(tài),圓形射流B模態(tài)的激波嘯叫倍頻幅值明顯增加,其幅值增量達(dá)13 dB以上,且隨射流完全膨脹馬赫數(shù)的增加,B模態(tài)激波嘯叫倍頻幅值出現(xiàn)波動(dòng)性的增長。

(a) 激波嘯叫基頻

(b) 激波嘯叫倍頻圖5 圓形超聲速射流激波嘯叫幅值,極角90°Fig.5 Amplitude of screech tone of circular supersonic jet at 90° polar angle

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),相對圓形噴口和正方形噴口,在較低馬赫數(shù)條件下,正三角形噴口能夠極大抑制超聲速射流的激波嘯叫噪聲,結(jié)果如圖6所示。圓形射流和正方形射流在射流完全膨脹馬赫數(shù)1.09時(shí)便出現(xiàn)了明顯的激波嘯叫噪聲,而三角形射流的激波嘯叫噪聲直至馬赫數(shù)1.19以后才出現(xiàn),且在A模態(tài)下其幅值明顯小于圓形射流和正方形射流。

圖6 不同形狀噴口超聲速射流激波嘯叫幅值對比,極角90°Fig.6 Amplitudes of screech tone of supersonic jets with different nozzle shapes at 90° polar angle

由于B模態(tài)嘯叫基頻和倍頻相比A模態(tài)具有較高的嘯叫幅值。本研究針對不同噴口外形的B模態(tài)激波嘯叫基頻和倍頻的幅值進(jìn)行了對比研究,其結(jié)果如圖7所示。

(a) 激波嘯叫基頻

(b) 激波嘯叫倍頻圖7 不同形狀噴口超聲速射流激波嘯叫B模態(tài)幅值對比Fig.7 Amplitudes of screech tone of supersonic jets with different nozzle shapes at B modes.

由圖7可知,圓形射流和正方形射流的激波嘯叫B模態(tài)基頻幅值相當(dāng),而三角形射流激波嘯叫B模態(tài)基頻幅值要明顯偏小。在Mj=1.32以上時(shí),隨著射流完全膨脹馬赫數(shù)的增加,三角形射流激波嘯叫B模態(tài)基頻幅值開始明顯減小,同時(shí)出現(xiàn)了較高嘯叫幅值的E模態(tài)。相同馬赫數(shù)條件下,三角形射流激波嘯叫E模態(tài)基頻幅值要略大于圓形射流和正方形射流的激波嘯叫B模態(tài)幅值。對于圓形射流和正方形射流,極角90°位置,出現(xiàn)了要明顯大于激波嘯叫基頻幅值的激波嘯叫倍頻噪聲。其中正方形射流的激波嘯叫倍頻幅值要略小于圓形射流,而三角形射流激波嘯叫倍頻幅值要明顯小于圓形射流和正方形射流。在Mj=1.32以上時(shí),三角形射流激波嘯叫出現(xiàn)了E模態(tài),然而無論是B模態(tài)還是E模態(tài)的倍頻噪聲,其幅值均都要明顯小于圓形或正方形射流,差異達(dá)16 dB以上。

整體而言,相比圓形射流,正方形射流激波嘯叫噪聲幅值略有減小,而三角形的噴口外形對超聲速射流激波嘯叫具有明顯的抑制作用,其對激波嘯叫的抑制機(jī)理值得進(jìn)一步研究。

2.3 超聲速射流激波嘯叫周向方位角模態(tài)特性分析

超聲速射流激波嘯叫的頻率與幅值特性與激波嘯叫噪聲的周向模態(tài)特性密切相關(guān)。為研究不同工況下,超聲速射流噪聲的周向模態(tài)特性,本研究在噴口出口附近周向均勻布置了12個(gè)傳聲器組成的陣列(圖1),用于超聲速射流激波嘯叫的周向模態(tài)分析。

超聲速射流激波嘯叫模態(tài)特性分析采用周向方位角重構(gòu)(azimuthal decomposition)的方法進(jìn)行。該方法被Cavalieri等[17]用于亞聲速射流波包結(jié)構(gòu)的周向模態(tài)分析,本文將該方法擴(kuò)展至超聲速射流激波嘯叫的周向模態(tài)特性分析中。該方法如下:

將特定周向方位角Φ處的聲壓信號用周向模態(tài)傅里葉級數(shù)表達(dá)如下

(1)

式中:p(Φ,t)為周向方位角Φ處的聲壓時(shí)域信號;p(m,t)為m階周向方位角模態(tài)下的時(shí)域信號。

其中p(m,t)為p(Φ,t)的傅里葉級數(shù)系數(shù),其表達(dá)式如下

(2)

式中:p(Φk,t)為第k個(gè)傳聲器,周向方位角為Φk的傳聲器測得的聲壓時(shí)域信號;n為傳聲器數(shù)量,本實(shí)驗(yàn)中為12個(gè)。

由于聲壓信號為實(shí)數(shù),p(m,t)具有如下特征

p(-m,t)=p*(m,t)

(3)

將周向模態(tài)時(shí)域信號定義為

p0(t)=p(m=0,t)

pm(t)=p(m,t)+p(-m,t), ifm≠0

(4)

此時(shí),周向模態(tài)時(shí)域信號均為實(shí)數(shù)。對于射流噪聲,前幾階周向模態(tài)能量占比最大,因此通常只分析前幾階的周向模態(tài)。m=0階的周向模態(tài)為軸對稱模態(tài),通常認(rèn)為與軸向的非緊致聲源即波包結(jié)構(gòu)密切相關(guān);m=1階模態(tài)為螺旋模態(tài),m=2階模態(tài)為雙螺旋模態(tài),它們的能量與湍流尺度能量相關(guān)。0階和1階模態(tài)形式如圖8所示。

(a)

(b)圖8 射流噪聲0階和1階周向模態(tài)[18]Fig.8 Azimuthal modes m=0 and m=1 of jet noise

將周向模態(tài)時(shí)域信號進(jìn)行基于時(shí)間的頻域變換,即可得到不同周向方位角模態(tài)下的頻譜結(jié)果。通過分析嘯叫頻率點(diǎn)下不同方位角模態(tài)(通常只考慮前三階方位角模態(tài),即m=0、1、2)的聲壓能量占比即可獲得該嘯叫頻率點(diǎn)占主導(dǎo)地位的周向方位角模態(tài)特性。實(shí)驗(yàn)獲得的圓形超聲速射流在Mj=1.11時(shí),前三階周向方位角模態(tài)頻譜和總聲壓級頻譜如圖9所示。由結(jié)果可知,目標(biāo)工況超聲速射流噪聲低頻段,m=0階的軸對稱模態(tài)占主導(dǎo),其噪聲主要是由非緊致的大尺度旋渦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生,高頻段射流噪聲由m=1和m=2階螺旋模態(tài)占主導(dǎo),其噪聲主要是小尺度湍流混合噪聲引起。在嘯叫頻率點(diǎn)上,可以發(fā)現(xiàn),該處總聲壓級與m=0階模態(tài)的聲壓級相當(dāng),即Mj=1.11時(shí),圓形超聲速射流的嘯叫模態(tài)主要為m=0階的軸對稱模態(tài)。

圖9 圓形射流激波嘯叫周向方位角模態(tài)頻譜,Mj=1.11Fig.9 Spectral of individual modes for circular jet,Mj=1.11

為方便分析不同工況下的激波嘯叫周向模態(tài)特性,本文基于圖4的不同外形噴口嘯叫模態(tài)隨馬赫數(shù)分布結(jié)果,針對典型的A1模態(tài)、A2模態(tài)、B模態(tài)及三角形射流的E模態(tài)嘯叫頻率,選定特定的射流完全膨脹馬赫數(shù),以開展周向方位角模態(tài)的實(shí)驗(yàn)分析。本研究選定的射流完全膨脹馬赫數(shù)Mj分別為1.11、1.20和1.34,該馬赫數(shù)囊括了圓形射流和正方形射流激波嘯叫的A1、A2和B模態(tài)以及三角形射流的A2、B和E模態(tài)。在選定工況下,對如圖1所示的周向分布的傳聲器測量結(jié)果,應(yīng)用周向方位角重構(gòu)的方法,獲得了不同類型激波嘯叫周向方位角模態(tài)特性。具體結(jié)果如表1、表2所示。

表1 不同激波嘯叫模態(tài)基頻下的周向方位角模態(tài)聲壓級Tab.1 Sound pressure level of different azimuthal modes under fundamental frequency of screech tone modes

表2 不同激波嘯叫模態(tài)倍頻下的周向方位角模態(tài)聲壓級Tab.2 Sound pressure level of different azimuthal modes under second harmonics of screech tone modes

由表1和2結(jié)果可知,對于超聲速射流激波嘯叫基頻,無論圓形、正方形還是三角形射流,其A1、A2模態(tài)均由m=0階能量占主導(dǎo),B模態(tài)由m=1階能量占主導(dǎo)。由此可知,A1,A2模態(tài)基頻是軸對稱模態(tài),而B模態(tài)基頻是螺旋模態(tài),這與文獻(xiàn)[3]得到的圓形超聲速射流模態(tài)結(jié)果一致。該結(jié)果也說明了本文圖4所采用的歸類命名方法是可行的,分類符合各自的模態(tài)特性。由結(jié)果還可知,文獻(xiàn)[11]給出了矩形射流的擺動(dòng)模態(tài)并未出現(xiàn)在正方形射流中。對于正三角形超聲速射流出現(xiàn)的特有的激波嘯叫E模態(tài),其基頻由m=0階能量占主導(dǎo),表明其為軸對稱模態(tài)。對于超聲速射流激波嘯叫倍頻,圓形射流A1模態(tài)同時(shí)存在軸對稱模態(tài)和螺旋模態(tài),圓形射流A2模態(tài)為二階螺旋模態(tài),而正方形射流A1、A2模態(tài)均為軸對稱模態(tài),三角形射流A2模態(tài)的倍頻較弱,沒有被觀測到。圓形射流、正方形射流和三角形射流的B模態(tài)倍頻均為軸對稱模態(tài)。三角形E模態(tài)的倍頻也為軸對稱模態(tài)。

綜上可知,噴管的非軸對稱性對同軸模態(tài)影響較小,但是對螺旋模態(tài)具有明顯的抑制作用。相比圓形射流,正方形射流達(dá)到B模態(tài)所需的射流完全膨脹馬赫數(shù)更大,而三角形射流B模態(tài)嘯叫的聲壓級明顯要低于圓形射流和正方形射流,而且在完全膨脹馬赫數(shù)大于1.32時(shí),出現(xiàn)了同軸模態(tài)特性的E模態(tài)。

3 結(jié) 論

本文針對圓形、正方形和正三角形噴口開展了超聲速射流激波嘯叫頻率,幅值和模態(tài)特性的實(shí)驗(yàn)研究。主要結(jié)論如下:

(1) 相比圓形射流,正方形射流激波嘯叫噪聲幅值略有減小,而三角形的噴口外形對超聲速射流激波嘯叫具有明顯的抑制作用。

(2) 圓形射流、正方形射流和正三角形射流激波嘯叫A模態(tài)基頻均為軸對稱模態(tài),B模態(tài)基頻均為螺旋模態(tài);圓形射流激波嘯叫的倍頻同時(shí)存在軸對稱和螺旋模態(tài),而正方形和三角形射流激波嘯叫倍頻僅存在軸對稱模態(tài)。

(3) 在Mj=1.32以上時(shí),隨著射流完全膨脹馬赫數(shù)的增加,三角形超聲速射流出現(xiàn)了特有的E模態(tài)激波嘯叫,其基頻和倍頻均為軸對稱模態(tài)。

(4) 噴管的非軸對稱性對同軸模態(tài)影響較小,但是對螺旋模態(tài)具有明顯的抑制作用。