住在离两个主要机场相对较近的地方,我非常清楚飞机噪音的问题。但如果你去过航空展或住在空军基地附近,问题就会更严重,因为现在你要处理的是飞机以超过音速飞行时发出的音爆。
布法罗大学航空航天工程师James Chen正在研究从非常高的喷射速度产生的噪音问题。UB工程和应用科学学院机械和航空航天工程系助理教授帮助作者在学习中工程数学学报将经典动力学延伸到高速空气动力学,包括高超声速。
随着人们对高速客机和以声速飞行的无人机的兴趣再次引起人们的兴趣,这项研究正在进行中。这个想法并不新鲜——例如,协和式飞机从1976年飞行到2003年,但由于高昂的运营成本和噪音投诉而停飞。
最近,波音宣布了一个超音速客机和美国宇航局的计划正在致力于一个名为Quesstt的超音速项目,简短于安静的超音速技术。
“减少臭名昭著的音爆只是一个开始。在超音速飞行中,我们现在必须解决经典物理学中最后一个尚未解决的问题:湍流。”陈说。他的工作是由美国空军青年研究员项目资助的,该项目支持那些具有非凡能力并有望开展基础研究的工程师和科学家。
一个问题是气流。“关于达到高超音速时的气流情况,我们知之甚少。例如,飞机周围形成的涡流会产生湍流,影响飞机在大气中飞行的方式。”
为了解决这些复杂的问题,研究人员历史上使用了风隧道,这在空中或空间中复制了条件遇到的车辆。虽然有效,这些实验室可以运行和维护昂贵。
因此,包括Chen在内的许多研究人员转向直接数值模拟(DNS)。
“具有高性能计算能力的DNS可以帮助解决湍流问题。但是我们使用的基于Navier和Stokes的工作的方程,在超音速和高超音速下本质上是无效的,”Chen说。
他的工作工程数学学报传感连续性理论(MCT)的中心,基于力学和动力学理论的领域。MCT旨在为研究人员提供计算友好的方程和一个理论,以解决超音速湍流的问题。
最终,工作可能导致超音速和超音速飞机如何设计的进步,从车辆的形状到它的材料。陈先生说,陈是一流的飞机,速度更快,更安静,操作和更加昂贵。
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