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基于鸮翼的仿生翼型噪声机理研究
摘要
为了研究鸮翼仿生翼型噪声机理，本研究采用数值模拟方法，对其流场和噪声特性进行了分析。结果表明，鸮翼仿生翼型具有较好的飞行性能和噪声控制效果。其中，飞行性能主要表现为较低的升力损失和阻力系数，且具有较好的稳定性；噪声控制效果主要表现为弱化了噪声源区域的涡量强度和噪声发射的能量，从而显著降低了气动噪声水平。
关键词：鸮翼；仿生翼型；噪声机理；数值模拟；涡量
Abstract
Inordertostudythenoisemechanismoftheowl-wingbiomimeticairfoil,thisstudyusednumericalsimulationmethodstoanalyzeitsflowfieldandnoisecharacteristics.Theresultsshowedthattheowl-wingbiomimeticairfoilhasgoodflightperformanceandnoisecontroleffects.Theflightperformanceismainlyreflectedinthelowliftlossanddragcoefficient,andhasgoodstability;thenoisecontroleffectismainlyreflectedintheweakeningofthevorticityintensityinthenoisesourceareaandtheenergyofnoiseemission,therebysignificantlyreducingthelevelofaerodynamicnoise.
Keywords:Owl-wing;Biomimeticairfoil;Noisemechanism;Numericalsimulation;Vorticity
引言
气动噪声污染对环境和人类健康造成了不可忽视的影响，因此研究如何减少气动噪声已成为当前重要的研究课题。随着仿生学的发展，越来越多的研究将仿生学应用于气动噪声控制领域。鸮翼作为一种能够在静音和精确控制飞行中得到广泛运用的生物翼，其翼型结构和飞行机理为气动噪声控制提供了新的思路。因此，本研究主要针对鸮翼仿生翼型的噪声机理展开了数值模拟研究。
方法与模型描述
本研究采用了计算流体力学（CFD）方法对鸮翼仿生翼型进行数值模拟研究，在此基础上，分析了其流场和噪声特性。模型网格采用了细化的插值方法，确保了流场计算的精度。噪声方面，本研究采用了基于流固耦合的方法，采集了不同位置的噪声特性数据，分析了其频率和能量分布等特性。
结果与分析
根据计算结果，本研究得出以下结论：
1.鸮翼仿生翼型具有较低的升力损失和阻力系数，且具有较好的飞行稳定性，其飞行性能表现出很好的优势。
2.对于气动噪声来说，鸮翼仿生翼型能够有效弱化噪声源区域的涡量强度和噪声发射的能量，从而降低了气动噪声水平。
3.鸮翼仿生翼型的涡量结构同样也影响着其噪声水平，其中主要涡量区域为翼型前缘和后缘区域，其他涡量结构对噪声水平的影响较小。
结论
本研究采用数值模拟方法，对鸮翼仿生翼型的飞行和噪声特性进行了分析。结果表明，鸮翼仿生翼型具有较好的飞行性能和噪声控制效果。对于其噪声特性来说，主要表现为弱化了噪声源区域的涡量强度和噪声发射的能量，从而显著降低了气动噪声水平。此外，鸮翼仿生翼型的涡量结构同样也影响着其噪声水平。总体来说，本研究对于鸮翼仿生翼型噪声机理的研究具有一定的参考意义，为今后进一步探究仿生学在气动噪声控制领域的应用提供了新的思路和方法。