Professor Sheryl Grace
Dept. of Aerospace and Mechanical Engineering
Boston University

Research Assistant: Brad Mahoney
Columbia University

这个可视化展示了由阵风和平板翼型相互作用产生的非定常压力场。 所示为改变马赫数和降低频率的效果比较。

An unsteady pressure field (i.e. “acoustic field”) is created when an unsteady, subsonic, compressible flow passes a flat-plate airfoil. 在此分析中，假定非定常场的量与平均量相比较小。 本文模拟的非定常扰动为涡旋阵风。 这是一个基本模型的翼型切割什么可以被认为是各向同性湍流。

这些图像表示通过求解线性化欧拉方程得到的解。 这种声音的直接计算分两个步骤进行。 首先，必须对来流进行表征并计算其对翼型的影响。 This entails measuring the Mach number M of the flow. 马赫数是流体的流速与声速之比。 涡度的主要谱结构也必须给出。 我们假设存在携带大部分湍流能量的离散频率，并分别考虑每个频率。 量化频率的参数是降频

Here f is the frequency, c is the airfoil chordlength, and U is the mean-flow speed. 平板翼型响应的特征是翼型从前缘到后缘的非定常压力跳变。 采用配点法对非定常压力跳变进行了数值求解。 这段代码是几年前在圣母大学用FORTRAN编写的。

The second step is accomplished by applying Green’s theorem to a manipulated version of the governing equations. Subsequently, a rather “simple” integration of the unsteady pressure jump along the airfoil (known from step one) multiplied by the appropriate Green’s function gives the corresponding unsteady pressure at any location around the airfoil. 这也被称为计算气动声学结果的基尔霍夫方法。

视频描述了在模拟不同流速和阵风频率组合时产生的非定常压力场（声场）。 平板翼型在于-1和1之间的图片的底部边缘。 对于这个问题，声场下面的翼型是对称的一个以上，所以它是不显示。 通过对无量纲非定常压力值的彩色映射，可以很容易地看到复杂的辐射模式。

第二部分的可视化和数值积分代码由Brad Mahoney完成。

视频序列

马赫数= 3
降低频率= 3

视频序列

马赫数= 3
降低频率= 7

视频序列

马赫数= 5
降低频率= 1

视频序列

马赫数= 8
降低频率= 1

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硬件: IBM RS6000。
软件: FORTRAN, MATLAB。
视频制作及Matlab辅助： Kathleen Curry，波士顿大学科学计算与可视化小组。
应答: Brad Mahoney’s work was done while he was a participant in the Boston University Research Experience for Undergraduates Program sponsored by the National Science Foundation.