Численное моделирование эволюции интенсивной аэродинамической струи в дальней зоне распространения

Рассмотрены условия истечения недорасширенной сверхзвуковой струи из эксперимента LTRAC (Laboratory for Turbulent Research in Aerospace and Combustion, университет Monash, Австралия). Проведен анализ характерных параметров линейного и нелинейного переноса для струи LTRAC с использованием решений LES из ближнего и дальнего акустического поля. В обоих случаях показано выполнение условий линейного сценария переноса звука на расстояния, характерные для акустического эксперимента LTRAC. Для верификации теоретических оценок также получены численные решения сферического уравнения Бюргерса, используя начальные данные из расчета LES. Эволюционное уравнение Бюргерса решается численно в частотной области в дальней зоне до тех пор, пока эффект линейной диссипации не станет преобладающим. Решение выполняется с учетом и без учета нелинейного акустического члена, что важно для оценки влияния нелинейности на спектры аэродинамического шума в дальней зоне. The conditions for the outflow of an underexpanded supersonic jet from the LTRAC experiment (Laboratory for Turbulent Research in Aerospace and Combustion, Monash University, Australia) are considered. The analysis of the characteristic parameters of linear and nonlinear transport for the LTRAC jet is carried out using LES solutions from the near and far acoustic fields. In both cases, the fulfillment of the conditions of the linear scenario of sound transfer over distances characteristic of the LTRAC acoustic experiment is shown. To verify the theoretical estimates, numerical solutions of the spherical Burgers equation were also obtained using the initial data from the LES calculation. Solutions were obtained without and in the presence of a term in the Burgers equation corresponding to quadratic nonlinearity. The solutions responded to sound transfer at distances that were orders of magnitude greater than the distance between the acoustic microphone and the jet in the LTRAC experiment.