变截面管道流噪声数值计算

采用变分形式的Lighthill声类比方程来定量地求解管路内流噪声。数值计算主要分为两步:第一步通过精细的流场网格计算非定常的噪声源;第二步将声源结果守恒插值至声学网格,并通过有限元法计算声传播。在非定常流场计算中采用大涡模拟(LES)湍流模型,以获取噪声源。与试验值对比发现数值计算结果与试验结果趋势一致,从而验证了计算结果的合理性。研究结果表明,在分析原截面突缩管的主要噪声源分布后,优化管截面获得很好的降噪效果。     

圆柱绕流噪声预报的流场与声场模拟方法对比研究

以三维圆柱为研究对象,使用Lighthill声类比法研究其绕流发声问题。第一步进行流场计算,分别用大涡模拟(LES)、脱体涡模拟(DES)和瞬态雷诺平均法(URANS)模拟声源区流场,通过对比流场压力和涡量等参数,据此选取合适的流场仿真方法;第二步用基于Lighthill方程FW-H积分法和边界元法预报远场直发声,通过和Revell试验结果比较,分析各种计算方法差别。研究表明:进行流场仿真时LES计算结果最好,IDDES法在保证计算精度条件下能有效减少流场网格数量,URANS法误差很大;进行辐射噪声预报时,FW-H积分法和边界元法基本相同。     

吸油烟机气动噪声的数值模拟

基于混合CAA(Computational Aeroacoustics)方法,对某型号吸油烟机的气动噪声进行了数值模拟研究.首先,利用CFD软件Fluent对吸油烟机的非稳态流场进行计算,得到吸油烟机非稳态流场的压力和速度分布.然后,利用Lighthill声类比方法和Curle方程,采用声学软件Actran计算得到吸油烟机的声场.最后,分析了吸油烟机内声源频域结果和声场的声压级云图,得到了吸油烟机噪声传播指向特性.研究结果表明,吸油烟机噪声主要为中低频噪声,且以离散噪声为主.在叶片通过频率下,吸油烟机噪声具有明显的指向性特征,噪声主要由吸油烟机内离心风机主次进风口向外部传播.     

基于Lighthill声类比理论的离心泵流动诱导噪声的数值模拟EI北大核心CSCD

基于Lighthill声类比理论,采用计算流体力学(CFD)和计算声学(CA)相结合的方法对离心泵内部声场进行了求解。首先采用SST SAS湍流模型对离心泵内部流场进行了三维非定常计算,并导出声源信息,然后在流场计算的基础上进行声学求解,比较研究声学边界元法和声学有限元法在应用时的优劣。结果表明:蜗壳隔舌附近压力脉动强度最大、声压级最高,叶片通过频率及其倍频是各监测点上压力脉动的主频,叶轮与隔舌间的动静干涉作用是离心泵流动诱导噪声的主要原因;随着流量的增加,总声压级逐步减小,在效率最高工况点上达到最小,随后上升,偏离效率最高工况点越多,宽频分量越明显;声学有限元法对离散噪声的预估比较有优势,能综合考虑湍流噪声的各种声源,对内流场宽频噪声问题的研究更占优势。     

基于Lighthill声类比理论的离心泵流动诱导噪声的数值模拟

基于Lighthill声类比理论,采用计算流体力学(CFD)和计算声学(CA)相结合的方法对离心泵内部声场进行了求解。首先采用SST SAS湍流模型对离心泵内部流场进行了三维非定常计算,并导出声源信息,然后在流场计算的基础上进行声学求解,比较研究声学边界元法和声学有限元法在应用时的优劣。结果表明:蜗壳隔舌附近压力脉动强度最大、声压级最高,叶片通过频率及其倍频是各监测点上压力脉动的主频,叶轮与隔舌间的动静干涉作用是离心泵流动诱导噪声的主要原因;随着流量的增加,总声压级逐步减小,在效率最高工况点上达到最小,随后上升,偏离效率最高工况点越多,宽频分量越明显;声学有限元法对离散噪声的预估比较有优势,能综合考虑湍流噪声的各种声源,对内流场宽频噪声问题的研究更占优势。     

考虑影响声传播因素的车用交流发电机气动噪声预测

为了更准确地预测车用交流发电机的气动噪声,基于计算流体力学及声类比理论,考虑影响声传播的因素,对实验室安装条件下的某型车用交流发电机气动噪声进行研究。利用大涡模拟方法计算了交流发电机内部三维非稳态流场;依据Lighthill声类比思想,将转子表面的压力脉动等效为旋转偶极子源点集;考虑发电机机壳及实验台面对声传播的影响,建立了以机壳内表面为声源边界的半自由声场计算模型,进而预测了发电机的远场气动噪声;最后,利用实测数据对发电机气动噪声仿真结果进行了验证。结果表明:交流发电机气动噪声的辐射声场具有明显的偶极子指向特性;仿真计算结果与实验测试结果具有很好的一致性。所提的研究方法能更准确地预测发电机的气动噪声,同时可为实车安装条件下的车用交流发电机气动噪声预测提供参考。     

水下圆柱壳结构流噪声仿真及降噪技术研究

为探究圆柱壳结构横向来流时流噪声的产生机理和控制技术，对其高雷诺数下的流噪声进行数值仿真，并分析声学覆盖层对流噪声向壳内传播的阻抑作用。首先基于SSTk-ω 湍流模型对流场进行分析，并运用Lighthill 声类比理论构建流噪声数值计算模型，分析圆柱壳内外的声场特性，比较不同声学覆盖层圆柱壳内的声压级。结果表明：流噪声的峰值频率与流场的涡脱落频率一致，为低频噪声；聚氨酯弹性体、聚氨酯泡沫以及铅三种声学覆盖层，铅的吸隔声性能最好，且适当增加空气层对低频噪声的抑制效果更为明显。研究可为水下圆柱壳内流噪声降噪提供一定的指导。     

用LES和无限元耦合方法预报潜艇流噪声

为了系统地研究潜艇流噪声的特点,采用大涡模拟(LES)与声学无限元方法耦合,对潜艇进行频域噪声数值预报。在潜艇水动力性能及压力分布的计算后,再与试验结果对比分析,验证了水动力计算方案的准确性。在此基础上,结合声学无限元方法,对潜艇流噪声进行数值模拟,并对特征点进行频域分析。经噪声分布云图和远场特征点频谱曲线的详细分析后,可发现随着频率增加,辐射区间均会增多,而相同频率下四极子噪声辐射区间要多于偶极子。相比于面声源,体声源在总声级中的贡献度较小,可以忽略不计。由于计算的特征点总声压级与文献所提供结果吻合,验证了所采用噪声预报方法的准确性。     

基于致动线/BPM模型结合的风力机气动噪声研究

结合致动线模型和BPM半经验模型为声学扰动方程提供声源,计算NREL5MWRef风力机的声场传播。为提高效率采用声场与流场混合求解方法,对声场基于带有声源项的声学扰动方程进行微分计算,模拟点声源扩散并与声学理论对比,验证模型及方法的正确性。基于致动线模型进行风力机流场及声场的模拟计算,该模型建模与网格划分简单,并通过在声学扰动方程中添加基于BPM半经验模型的翼型自噪声源,来弥补致动线模型缺失翼型自噪声声源的不足。结果表明,结合致动线模型和BPM半经验模型,基于声学扰动方程计算风力机声场的方法正确、高效。     

叶片出口角影响离心泵噪声辐射数值研究

运用FEM\BEM声振耦合计算方法分析叶片出口角对离心泵在水动力激励下泵壳振动辐射噪声影响。采用大涡模拟方法模拟离心泵内部瞬态流场,获得蜗壳壁面偶极子声源;对泵壳体结构进行模态分析获得结构模态响应;利用LMS Virtual Lab间接边界元IBEM声振耦合模块计算非定常流动引起的离心泵内部噪声,并与实验数据对比,验证基于LES、声振耦合的噪声数值模拟方法可行性。计算离心泵外场噪声及声辐射,研究叶片出口角度对离心泵外场噪声辐射影响。结果表明,离心泵叶片通过频率BPF处的辐射声功率随叶片出口角的增大而增大;外场噪声声压级指向性分布显示叶片出口角存在合适范围,使泵在小流量工况运行时噪声较小。