旋转叶片高频涡脱落噪声源的双阵列声成像试验研究

旋转叶片的涡脱落噪声是一类典型的指向性声源,但由于叶片的旋转尚无法准确测量旋转叶片涡流噪声的指向性。利用两个平面阵列在叶片旋转面的平行和垂直两个方向对声源进行了声成像试验研究。试验中选择不同的叶片旋转方位角位置对涡脱落气动噪声进行波束形成声成像,通过比较声源在叶片不同方位角以及不同阵列方向的声成像结果验证了旋转叶片涡脱落噪声的指向性,并且分析了不同的叶片旋转方位角对涡脱落噪声的影响。试验结果验证了双阵列声成像测量方案的可行性和有效性,成像结果的对比表明使用的NACA0012桨叶在2.5 kHz下的旋转气动噪声源为指向性声源。     

直升机旋翼桨涡干扰噪声主动控制技术综述

旋翼桨涡干扰噪声是典型的直升机噪声类型之一,会显著增大直升机总体噪声水平,带来严重的环境噪声污染。主动控制技术是降低桨涡干扰噪声的有效手段之一。针对旋翼桨涡干扰噪声主动控制技术的研究情况进行概述。首先介绍高阶谐波控制(HHC)、独立桨距控制(IBC)、主动后缘襟翼控制(ACF)等桨涡干扰噪声主动控制技术的概念及产生过程;然后针对每种技术的发展历程及研究现状进行归纳总结;之后重点讨论桨涡干扰噪声主动控制所采用控制算法的发展趋势;最后对旋翼桨涡干扰噪声主动控制技术的发展趋势进行展望,并结合国内研究情况指出开展桨涡干扰噪声主动控制研究的关键技术及途径。     

翼型凹变对风轮旋转噪声影响特性分析

针对某分布式小型风力机叶片,为了探究翼型凹变后对风轮旋转噪声的影响效果,利用60通道声阵列系统对凹变叶片和原叶片风轮进行旋转噪声采集,并通过探究翼型凹变对风轮结构动态响应的影响,解析了翼型凹变造成风轮旋转噪声降低的原因。结果表明,翼型凹变可以有效地提高叶片的固有频率和阻尼比,提升了叶片的刚度,有效地减弱了叶片对周围流体的涨缩作用,从而降低了风轮的旋转噪声;另外发现,翼型凹变对旋转噪声不同倍频谐波声压级影响的敏感性不同,即随着倍频次数的增加而逐渐增强。相关研究成果为降低风轮旋转噪声提供了新的思路及解决方案。     

风机叶片噪声模型建立及应用

运用运动声源产生声场的特点,建立风机叶片噪声模型,经验证是正确的,得出叶片中影响风机噪声的主要因素是转速、叶片数、安装角、曲率半径等。控制风机噪声重点应该放在风机设计上,采取降低圆周速度、倾斜叶片、增加曲率半径等措施,从源头上控制噪声会取得较好效果。     

周向后弯叶片对轴流泵噪声辐射特性的影响

采用混合模拟方法研究了叶片周向后弯对轴流泵水动力性能和噪声辐射特性的影响,计算中考虑了声场与结构振动的耦合作用,获得叶片周向后 弯角对水泵水动力性能和声场辐射特性的影响曲线。结果表明,仅通过叶轮叶片的周向后弯不能有效提高水泵的扬程和效率,但可以降低水泵向外辐射 的噪声。该结果对低噪声水泵设计具有一定的参考价值。     

叶片厚度对旋涡风机叶片噪声的影响分析

利用三维CFD模型对旋涡风机内部流场进行模拟分析,获得叶片表面的压力脉动信息,以叶片表面压力流场作为气动声源,通过求解FW-H方程,计算了叶片产生的远场气动噪声;并以叶片表面的压力脉动信号作为激励源,计算了叶片振动产生的噪声。计算结果表明叶片厚度在1 mm到4 mm的范围,其气动噪声基本保持不变,结构噪声随叶片厚度减小而大幅增加,进一步分析得出叶片产生的噪声以气动噪声为主,结构噪声基本可以忽略。     

Influence of the shape of the blade tip on the emitted noise in the air-gap between the rotor and the housing of an axial fan

The paper presents influence of the rotor blade tip shape of an axial fan on the emitted noise and on its aerodynamic characteristic. Appropriate measurements were first performed on the integral level of the same rotor with the two blade tip shapes: blade tip configuration A where the blade tip has the form of the prolonged basic blade, and configuration B with the winglet where the tip was slightly pushed towards the suction side of the blade. Moreover results of local pressure and sound pressure measurements in the area of the air gap made possible detailed analysis of the avarage pressure distribution and its time variance. The results showed strong dependence of the blade tip design on the emitted noise distribution, whereas changes of the aerodynamic characteristic with both tip designs were hardly noticed. The correlation between the emitted sound power level of the fan and the air pressure variance enabled to locate mechanism and origin of the noise generation in the zone between two consecutive rotor blades.     

多约束条件下金刚石圆锯片结构优化研究

基于序列响应面模型和混合优化算法相结合的方式,提出一种在复杂载荷条件下降低金刚石圆锯片锯切噪声的优化方法。建立了多变量、多约束条件下金刚石圆锯片结构优化的数学模型,经计算得到了满足刚度要求的优化圆锯片。通过数学统计分析,获得了尺寸参数对锯片的声学、变形以及应力等性能影响规律。根据结果制备了金刚石圆锯片,锯切实验表明优化锯片能够有效的降低噪声,表明这种方法可为锯片或此类结构的声学优化研究提供新的方向和参考依据。     

燃油系统旋涡泵压力脉动的控制研究

为了改善燃油泵噪声、振动、声振粗糙度(noise,vibration and harshness,NVH)性能,提高燃油泵声音品质,开展了燃油系统旋涡泵压力脉动的控制研究。采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法和理论分析方法分析燃油系统微型旋涡泵的压力脉动特性,并采用随机叶片分布方法设计了2种非均布程度不同的非等距叶轮。基于CFD数值模拟结果和理论分析结果,提出一种改进的非等距叶轮设计方法。燃油泵噪声试验结果验证了该设计与控制方案的可行性。结果显示:相较于等距叶轮,随机非等距叶轮燃油泵的中高频段尖锐噪声消失,NVH性能提升;随机非等距叶轮能够显著分散叶频峰值,非均布程度的增加显著增大了随机非等距叶轮的叶频脉动幅值下降幅度。因此,采用随机叶片分布方法,有助于改善旋涡泵的压力脉动特性,对改善燃油泵的NVH性能具有重要的工程应用价值。     

某航空发动机轴流叶轮叶片变形故障分析

某航空发动机在地面试验中出现效率下降且伴有啸叫声的异常现象。根据对所测振动、噪声信号的详细分析,成功判断出该发动机第一级轴流叶轮叶片发生变形。国内外对于发动机转子叶片发生变形故障时的噪声数据研究较少,通过对该发动机故障的详细分析,得到转子叶片发生变形故障时噪声频谱的特征,为转子叶片变形故障的准确判断提供依据。     

扫路车专用风机气动噪声数值仿真研究

以某型号扫路车专用风机气动噪声特性为研究对象,运用Lighthill声比拟理论和计算流体动力学技术对扫路车专用风机的非定常流场和气动声场进行数值研究,获得专用风机声功率级分布和气动噪声频谱特性。计算结果表明:扫路车专用风机的噪声源主要分布在叶片的吸力面和蜗舌区域;扫路车专用风机的噪声主要为低频噪声,吸力面的压力脉动是低频噪声的主要来源,离散噪声在气动噪声中所占的比重较大;叶片及蜗舌的设计是扫路车专用风机气动降噪需重点考虑的因素。     

矿用对旋式轴流局部通风机噪声特性实验研究

对四种对旋式轴流局部通风机的噪声特性进行了实验研究,获得了风机噪声频谱曲线和A声级随工况变化曲线,详细分析了离散噪声的频谱特性,发现对旋风机Ⅰ级叶轮通过频率（BPF1）及两级叶片相互作用频率（BIF）对应噪声是对旋风机的主要离散噪声源。这为对旋式轴流通风机的降噪提供了有益参考。     

Random response of a rotating composite blade with flexure–torsion coupling effect by the finite element method

A finite element model is employed to investigate the mean square response of a damped rotating composite blade with flexure–torsion interaction under stationary or non-stationary random excitation. The effects of transverse shear deformation and rotary inertia are considered. The finite element model can satisfy all the geometric and natural boundary conditions of a thick blade. The blade is considered to be subjected to white noise, band-limited white noise or filtered white noise excitation. The numerical results indicate that the increment of rotational speed will reduce the mean square response. It is also found that the mean square response decreases when the low natural frequency of base decreases. Inversely, the mean square response increases when the high natural frequency of base decreases. It is also shown that the fiber orientations have a significant effect on the mean square response of an orthotropic blade under random excitations. Moreover, the flexure–torsion coupling effect on the mean square response is changed by different fiber orientations.     

空调离心叶轮尾流噪声的数值预估

由于现有的计算技术限制,风机气动噪声的数值预估是非常困难的。对于单个离心叶轮,已知其最主要的气动噪声源是叶片尾缘涡脱落导致的叶片表面压力脉动。基于Lee(1993)的轴流风机尾流噪声模型,提出一种可适用于离心叶轮尾流噪声数值预估方法。它包括三项主要工作:首先利用商用CFD软件Fluent对叶轮内的三维流场进行了数值模拟,并对所得气动性能进行实验验证;然后对叶片尾缘附近的速度剖面进行分析,提取出吸力面和压力面两侧的边界层厚度;最后,根据改进的噪声预估模型对叶轮的总声压级进行数值预估,在设计工况附近所得结果与实验值相比误差小于3dB。     

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。     

轴流叶轮尾涡脱落宽频噪声计算模型研究

对低速轴流风机尾涡宽频噪声的计算模型进行研究,提出了叶片尾涡脱落噪声声功率与掠向角余弦值的五次方成正比的结论,基于高斯分布函数建立尾涡宽频脱落噪声频谱的计算方法,并对以上结论和计算方法进行了实验验证.     

多翼离心风机气动噪声计算与降噪设计研究

以船用空调通风系统中多翼离心式风机为对象,建立风机内部流体三维建模,采用CFD软件进行稳态与非稳态计算。将得到的风机内部流场结果导入LMS Virtual. Lab声学软件中进行噪声预估,同时与实验结果对比,验证风机气动噪声计算的准确性。根据分析得知,风机气动噪声主要噪声源位于叶轮处并且与其内部流场分布和自身结构密切相关。对于已经投入生产的风机,很难对其主要结构包括蜗壳、叶轮、叶片尺寸等进行改造,只能对其局部结构进行二次设计以实现降噪的目的。探索采用叶片穿孔设计,通过设置合理穿孔参数,在不改变其性能条件下,减少叶片周围涡流脱落进而使得叶片表面压力脉动降低,达到降低风机气动噪声的目的。     

船舶辐射噪声节拍音色特征研究

从人的主观感觉入手,利用心理声学方法,对船舶辐射噪声节拍音色特征进行了探讨研究。发现了节拍音色DEMON谱轴频谐波结构之间的关系,并利用仿真噪声和实际噪声进行了验证,不同类别目标之间,谐波结构存在差异,不同的谐波结构就会导致不同的节拍音色;提取了一种反映船舶噪声节拍音色的新特征——调制度特征,描述DEMON谱轴频、叶频和轴频其他谐波相对于周围干扰线谱的突出程度,并依据轴频、叶频和轴频其他谐波的调制度大小关系,作为目标分类的重要依据;最后分析了噪声频段对节拍音色的影响,噪声频段不影响节拍音色,仅因信号能量频段分布的差异导致噪声整体音色存在不同。     

前飞状态下直升机旋翼旋转噪声预测

基于Farassat声学时域公式1A,建立了一个亚音速前飞状态下直升机旋翼旋转噪声的预测方法。该方法将厚度噪声与载荷噪声之和作为总噪声,将桨叶表面沿展向和弦向进行数值离散,延迟时间采用牛顿法求解,通过坐标转换,可针对不同位置观察点计算出声压的时间历程。并进一步利用傅立叶分解,进行噪声的频谱分析。应用该方法,分别进行声压与频谱的算例计算,并与可得到的试验数据进行了对比,验证了方法的有效性。在此基础上,着重分析了桨叶片数、旋翼转速、前飞速度等参数对旋翼气动噪声的影响,得出了一些有意义的结论。     

掠形叶片轴流叶轮旋转频率噪声辐射的理论研究

分析了掠形叶片轴流叶轮的降噪机理。依据气－固相互作用的声辐射机制，推导了叶片第ｋ叶元体环形运动的声辐射理论，建立了掠形叶片轴流叶轮旋转频率噪声数学模型，并通过实验验证了理论的正确性。