低频窄带噪声是缝翼噪声的重要组成部分,研究其产生机制是缝翼噪声抑制的重要途径。基于30P-30N多段翼的瞬态流场分析,采用本征正交分解(POD)和动态模态分解(DMD)方法研究缝翼瞬态压力脉动的模态结构特征,获得缝翼瞬态流场主要特征模态以及窄带频率分布;利用经验模态分解(EMD)和互相关分析,保留原始瞬态压力信号的低频特性进行重构,并根据特征点的延迟时间及几何关系确定低频窄带噪声源位置。研究结果表明,低频窄带声源主要集中在特征模态压力脉动较大区域,如缝翼尾缘、剪切层下游及回流区;同时,在非特征模态的缝道及主翼前部区域也存在低频窄带声源,这些区域主要特征为由剪切层撞击壁面引起的缝翼尾缘与主翼前缘之间流场结构的相互作用。

传统气动优化设计需要大量CFD分析,而代理优化(SBO)方法能够有效降低CFD分析次数,但该方法并没有改变单次CFD分析时间。提出一种基于本征正交分解—反向传播神经网络(POD-BPNN)模型的热启动策略,并应用于气动代理优化。使用POD-BPNN模型对SBO中的初始样本建立从几何设计变量到流场数据的预测模型;在SBO迭代过程中,使用该模型预测新样本的流场,并将其作为CFD分析的初场,进行热启动计算,获得新样本的数据;添加新样本数据到POD-BPNN建模样本并更新模型,直到优化结束,通过案例对该策略进行对比验证。结果表明在跨声速翼型减阻优化设计中,基于POD-BPNN的热启动策略使得单次CFD计算时间降低68%,SBO的效率整体提升37%。