结构化多孔外层圆柱流场与声场特性的实验研究

多孔材料做为一种具有独特潜力的流动与噪声被动控制方法，因其成本低廉、易于实施和无需能量输入受到了大量关注。本文结合热线风速仪、粒子成像测速仪、麦克风等测试仪器在消声风洞中对亚临界雷诺数下多孔外层圆柱的流场和声场特性进行了实验研究。实验模型选取了三种不同多孔外层圆柱，分别为聚氨酯泡沫、金属泡沫以及3D打印结构化多孔材料。传统多孔材料的流场与声场控制效果受限于高孔隙率和高层厚（容易堵塞和增大体积），因而限制了其工程应用。相比传统多孔材料随机内部结构的不可控性，结构化多孔材料可以对内部结构进行设计从而实现对不同控制目的、特性参数和应用场景的优化。

初步实验结果表明：在相同孔隙率和层厚条件下，初步设计的简单规则的结构化多孔材料具有和传统多孔材料相似的流场与声场调控作用。如能结合实验数据对其内部结构进一步优化设计，有望实现更好的控制效果或是更小的孔隙率和层厚，从而拓宽其工程应用范围。此外，本文还研究了多孔外层对圆柱展向相关性的影响并测量了展向相关长度，利用结构化多孔材料测量多孔层内的边界层速度型并与采用达西模型假设的数值计算结果进行了比较。在圆柱尾迹区，利用粒子成像测速仪帮助理解多孔外层对涡脱落的抑制作用，并针对时均速度型进行了线性稳定性分析。