时域方法在时间方向上顺序求解控制方程,直到流动达到周期性稳定状态。其思想简单,适合各种非定常流动的求解,故广泛用于气动声学研究中。然而时域方法没有利用声学计算问题中普遍存在的周期性特征,瞬态计算时间较长,计算效率偏低。
谐波平衡法(Harmonic Balance Method,HBM)是一种高效的周期性流动频域计算方法。其优势在于将非定常周期性流动数值求解转化为N个时刻的全耦合定常流场的求解,实现了时间与空间的同时并行计算,在保证计算精度的前提下大幅提高了计算效率,对于求解气动声学问题具有很大的优势。
目前谐波平衡法已经成功应用于阵风与机翼作用向外辐射噪声的研究中,并对不同来流马赫数和频率的影响做了计算和分析。
图 1 阵风与机翼作用压力云图
图 2 阵风作用于机翼引起的横向速度扰动云图