非均匀入流中螺旋桨噪声数值预报

将黏性多相流理论的数值方法和球形空泡辐射噪声理论相结合,进行了非均匀入流条件下螺旋桨片空化的周期形态模拟以及螺旋桨空化单极子声源辐射噪声数值预报。采用流场数值模拟方法和声场边界元数值声学方法耦合的方法,在频域上预报非均匀入流下空化和非空化条件下螺旋桨负载噪声;通过数值预报负载噪声得到非空化条件下螺旋桨噪声,将片空化单极子声源辐射噪声和空化的负载噪声在频域上进行相加得到空化条件下的螺旋桨噪声。采用某民船桨模验证了非均匀入流下螺旋桨片空化周期形态以及空化单极子声源辐射噪声预报的准确性,然后分析了民船桨在空化和非空化条件下螺旋桨噪声的叶频和二倍叶频特征。结果表明,上述方法能有效地预报螺旋桨空化和非空化噪声的叶频特征。     

气动噪声源频域自适应区域积分算法及风洞试验应用EI北大核心CSCD

声源区域积分算法是风洞试验中提取飞机组成部件气动噪声源特征的有效数据处理方法。传统声源区域积分算法的积分区域固定,但是飞机机体的气动噪声分布特征会随频率发生明显变化,导致积分结果存在较大误差。为提高频域分布特征变化的声源积分结果准确性,提出了基于CLEAN-SC算法的频域自适应区域积分算法,核心思想是将声源积分区域离散划分,依据CLEAN-SC算法得到的子区域内最强声源位置进行积分区域的自适应优化,从而获取更准确的声源积分结果。通过仿真计算和声学风洞试验数据分析,频域自适应区域积分算法能够得到更为准确的声源积分结果,对于机体气动噪声等动态声源具有更好的适用性。     

全附体潜艇的流场和流噪声的数值模拟

采用SIMPLE算法结合RNG k-ε湍流模式计算了全附体潜艇DARPA Suboff潜艇的三维流场,并对流场模拟结果进行验证,在此基础上加载FW-H声学模型(The Ffowcs Williams and Hawkings Model)进行非定常计算,对潜艇流噪声声场进行模拟,计算了潜艇的自噪声和辐射噪声,验证了两种潜艇流噪声声场的特性.计算结果表明所采用的计算方法可以比较准确地模拟潜艇的流场和流噪声.     

基于大涡模拟的水下射流噪声计算方法分析

在前期对低马赫数下气动噪声计算方法的研究基础上,建立大涡模拟(LES)和Lighthil声类比水动力噪声混合计算方法,并通过参考文献中的水下射流声学实验结果对该方法进行验证。首先,参考试验模型尺寸建立三维模型,分别划分流场计算和声学计算所需结构网格,通过试算确定外流域大小和网格划分方式;接着,采用LES对射流流场进行计算,通过压差、压力脉动、速度不均匀度等指标对湍流流场特性和计算稳定性进行分析;随后,将流场计算结果作为声源项插值到声学网格,基于Lighthill声类比理论,对水下射流噪声进行计算;最后,对比水下射流声学试验数据与流噪声计算结果,验证和分析该混合计算方法计算水下射流噪声的可行性和正确性。结果表明,所建立的LES和Lighthill混合计算方法能较好地模拟水下射流噪声,可用于水动力噪声的研究。     

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.     

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。     

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。     

叶片出口梯形切割对离心泵蜗壳流激噪声影响的研究EI北大核心CSCD

为探究叶片出口梯形切割对离心泵蜗壳流激噪声的影响,以一台比转速为66的单级单吸离心泵为对象,通过定义切割宽度系数δ与径向高度系数γ,设计了9种切割方案。基于RNG k-ε湍流模型对离心泵进行全三维非定常数值模拟,在此基础上采用边界元法(boundary element method,BEM)计算内场噪声,采用结构有限元法(finite element method,FEM)耦合声学边界元方法计算外场流激噪声;分析不同切割方案下离心泵水力特性和噪声幅射特性,经试验方法验证数值计算的准确性。研究表明:动静干涉是离心泵蜗壳流激噪声产生的主要原因,合理的叶片出口梯形切割能使离心泵水力性能基本稳定的同时有效降低动静干涉强度及蜗壳流激噪声水平;声学性能最优切割方案,叶频处的进、出口监测点声压级分别下降13%和7.5%,外场噪声监测点声压级下降2.4%。     

螺旋桨激励水下壳体振动噪声数值研究

为真实模拟壳体噪声的激励源特性,建立螺旋桨-轴系-壳体耦合系统有限元模型,以CFD计算得到的螺旋桨非定常载荷作为激励源,采用模态叠加法计算耦合系统强迫振动响应;分别以桨叶表面偶极子声源和耦合系统表面振速作为边界条件,采用声学直接边界元法计算螺旋桨直接辐射噪声和耦合系统振动噪声。数值计算结果表明:两种噪声的声压级都随螺旋桨转速的增加而增大,其中振动噪声增幅较小;耦合系统振动噪声声压级随轴承刚度的增加而增大;两种噪声的声压级在量级上较为接近,在频谱及声压分布上具有各自的特征,在预报耦合系统水下辐射噪声时应综合考虑两种噪声的影响。     

水下航行器声振特性的统计能量法研究

针对有限元法和边界元法难以分析结构的中高频声振特性,采用统计能量分析方法,建立了带动力设备的水下水下航行器结构机械噪声预报模型.通过理论和试验相结合的方法确定水下航行器结构统计能量分析模型的基本参数,对水下航行器结构在宽频带范围内的水下振动和声辐射规律进行了分析与研究.     

气动噪声预测中非紧致格林函数的数值计算方法

采用声模拟理论预测非紧致结构与非定常流动相互作用诱发的气动噪声时,为考虑边界对声场的散射影响,需要应用非紧致格林函数。为此,发展了一种基于边界元思想的非紧致格林函数数值计算方法,该方法适用于任意外形结构,能直接计算非紧致格林函数及其偏导数。以二维圆柱边界为算例,采用理论解析方法推导了非紧致格林函数及其偏导数的正确表达式,并将数值计算方法结果与理论解析方法结果相比较,验证了数值方法的正确性。     

不同雷诺数下圆柱绕流气动噪声数值模拟

基于大涡模拟和声类比相结合的混合方法对不同雷诺数下二维圆柱绕流的远场气动噪声进行预测.预测值与试验数据吻合良好.根据预测结果分析圆柱绕流气动噪声的声场特性,研究流场振荡规律对远场噪声的影响和圆柱绕流气动噪声的辐射特性,并寻找降低圆柱绕流气动噪声的途径.结果表明:随着雷诺数的增加,远场各测量点的总声压级增大;声场的最大声...     

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。     

钢铝结构连接耦合损耗因子计算方法研究

统计能量法已广泛用于解决高频振动与噪声问题,耦合损耗因子是其关键参数之一。研究基于统计能量法、有限元法和功率输入法,提出一种钢铝连接耦合损耗因子数值计算方法,并运用MATLAB编写了计算软件。通过对含过渡接头的T型连接结构进行数值和实验研究,验证了该法的可靠性。这对提高钢铝混合结构的噪声预报精度及指导其结构声学设计具有重要意义。     

锯齿形尾缘喷嘴气动声学实验及数值分析

为了研究在低马赫数Ma=0.12条件下锯齿形喷嘴射流气动声学特性,对多种参数的锯齿形喷嘴射流速度剪切层外区域进行声压近场测量和远场测量。根据近场和远场的测量结果,分析声压从近场向远场发展的趋势。结合射流场数值模拟的结果,利用计算流体力学和气动声学知识,分析锯齿形尾缘喷嘴的湍流性能与近远场声压之间的关系。分析表明,在相同渗透度下,随着齿数的增加,噪声总声压级在整个指向范围有明显的降低。在相同齿数下,随渗透度的增加,锯齿形喷嘴降低低频噪声,增加高频噪声,呈现明显的指向性分布特点。     

声波测井偶极子发射换能器性能的实验研究

多极子声波测井是新一代声波测井技术,偶极子发射换能器制作技术是其关键技术。本文报道了对自行研发的偶极子声波测井换能器的一致性、耐温、指向性等进行的测试分析结果。本文对三个压电弯曲振子的实验测量结果表明,将偶极子声波测井换能器置于硅油中测量的谐振频率要比在空气中测量的谐振频率降低约20％：在室温到150℃范围内,换能器的谐振频率随着温度的升高略有降低;在偶极子声波测井发射换能器的指向性测量曲线中,换能器辐射声波能量最强方向的声压值与其最弱方向的声压值的比值超过12dB;初步现场测量结果说明．本文研制的偶极子声波测井发射换能器能够测得满意的偶极子声波测井波形。     

语音识别方法在水下目标识别中的应用

水下目标识别是潜艇在海战中,先敌发现并有效进行水声对抗的关键技术。然而,如何根据声纳接收到的舰船辐射噪声对三类目标进行分类识别是长期困扰人们的问题。研究了四种语音识别中常用的方法——线性预测系数（LPC）,线性预测倒谱系数（LPCC）,美尔倒谱系数（MFCC）和最小均方无失真响应（MVDR）,在水下目标识别中的应用效果,并比较了这四种方法在无噪声情况下的识别概率,以及在不同信噪比下的识别概率,并通过比较找到在无噪声和有噪声情况下的最佳方法。实验表明,在无噪声的情况下,MFCC方法总体识别率最高,第一类目标MFCC方法的识别率最高,第二类目标MFCC和MVDR方法识别率相似,好于其他两者,第三类目标MVDR方法识别率最高。在加入噪声的情况下,MVDR方法对三类目标的识别和抗噪声性能明显好于其余三者。     

艇尾实尺桨空化初始航速和高频噪声谱的工程预报

为了实现艇尾实尺桨空化初始航速和高频噪声谱的工程预报,采用模型桨空化多相流模拟和实桨高频噪声谱半经验公式预报相结合的方法,预报了SUBOFF潜艇标称伴流下的实尺度7叶大侧斜桨的空化初始航速和高频噪声谱曲线以及特定频率1kHz处的谱源级。空化模拟和空化初生的较高预报精度由E779A桨的空化形态、空化面积和初生空化数的预报给予了校验。半经验公式的适用性由USS212型潜艇和Agosta-80潜艇的螺旋桨噪声预报给予了校验,精度适中。计算结果表明:7叶桨在水深16.8 m时空化初始航速为12.8 kn,6 kn航速下1 kHz处谱级为101.7 dB,较相同水深下Agosta-80潜艇临界航速高2.6 kn、谱级低0.3 dB,表明噪声性能更优。较好地建立了艇尾实尺桨空化初始航速和高频噪声谱预报的工程应用方法。     

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。