涡声理论在汽车A柱气动噪声优化中的应用

涡声理论表明气流流动产生的噪声主要取决于声源项涡量与速度叉乘项的散度的强弱。基于涡声方程,通过分析汽车A柱附近流场中速度、涡矢量以及两者间夹角正弦值等物理量与气动噪声之间的关系,找到了影响A柱气动噪声的主要气动参数。研究表明,A柱区域气动噪声声压级与流场中速度和涡矢量的叉乘变化规律一致,进一步分析涡量、速度以及两者夹角正弦值等三个流场气动参量发现,三者中绕A柱轴向的涡量对噪声的贡献量最大。据此,通过在A柱上沿涡量方向加装扰流条可以有效控制A柱区域气动噪声;其中,增加16个扰流条的措施,可使前侧窗表面噪声最大降低4.2 dBA,对测点声压级的频谱分析表明该方法在较宽的频段内均有降噪效果。     

道路交通噪声中单车辐射噪声测量及分析

以道路通行的单个车辆为研究对象,导出半自由场单车点声源的噪声辐射模型,应用噪声测量分析手段,结合相应的声学评价量,对实际道路条件下单车辐射噪声的声级大小、时域信号、频谱、声学品质等特性进行探讨和研究。结果表明,随车辆与测点距离的变化,单车辐射声的声级呈现先增大后减小的非线性变化规律;其高频声压级随距离增加而衰减;与小车相比,中车和重车辐射噪声中的低频成份比例大,声级值高;小车辐射声响度在低频125Hz和高频1kHz频段的贡献量较大,重车则体现为低频段（250~500 Hz）贡献量大,而高频段的贡献量不明显。     

《液压打桩锤冲击噪声的分析及其控制方法》

首先阐述了控制液压锤冲击噪声的重要性,介绍了冲击噪声的声学流固耦合理论及其有限元方法。根据冲击频谱的理论特性,分析了噪声与缓冲时间的关系,并利用有限元分析软件ANSYS/LS DYNA进行仿真,从而论证了通过延长缓冲时间来控制噪声方法的有效性。     

基于BEM/FEM的船舶注水系统管路噪声分离预报

船舶注水系统振动与噪声突出,亟待采取针对性措施予以治理。基于有限元法和边界元法,提取流场计算中注水系统管道及阀门壁面脉动压力,分别作为偶极子噪声源和结构振动激励源计算系统流噪声和流激振动噪声,实现注水系统辐射噪声分离预报。分析流噪声和流激振动噪声声压级的频谱特性和能量贡献比,结果表明流噪声能量在总噪声能量中占比较高,应该优先针对流噪声采取相应的降噪措施。     

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。     

基于大型声学风洞的飞行器起落架噪声试验研究EI北大核心CSCD

起落架是飞行器机体噪声的主要声源,是当前气动声学界关注的一个焦点。为分析不同结构参数对起落架噪声特征的影响,在FL-175.5 m×4.0 m航空声学风洞开展了大尺度起落架简化模型试验研究。试验包括34 m/s~75 m/s内5个风速,采用自由场传声器与相位传声器阵列开展声学测量。试验系统分析了模型噪声源位置、部件贡献与噪声指向性规律,获得了风速变化下起落架噪声特征;通过控制结构参数,结果表明起落架高度、轮直径、攻角、轮数、轮攻角对起落架噪声特征具有重要影响,而8°范围内偏角影响相对较弱。     

圆柱绕流气动噪声数值分析

为了快速预测刚性圆柱绕流的气动噪声,研究了一种将离散涡方法(DVM)和涡声理论结合起来计算低马赫数、高雷诺数流场气动噪声的方法。首先用Oseen粘性涡模型改进了离散涡方法并模拟了圆柱绕流,分析结果与实际情况相符。根据流场计算的结果,应用涡声理论进一步计算了远场的声压。测点的总声压级与实验值及其他数值计算结果都比较吻合。最后绘制了声场的指向性特性曲线,表明圆柱绕流声场明显的偶极子特性。     

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。     

无叶片风力机捕能柱涡激摆动气动噪声分析

针对基于涡激振动无叶片风力机的气动噪声问题,建立捕能柱涡激横向摆动的仿真模型并进行验证,结合SST湍流模型和声类比法,探讨来流风速对捕能柱横向摆动噪声及远场噪声辐射的影响。结果表明,捕能柱涡激摆动产生的噪声为低频噪声,且噪声大小与其摆动角度和频率有关;捕能柱涡激摆动的气动声源为偶极子声源;最大噪声位于捕能柱中段位置,且捕能柱底部的噪声要大于其顶端;辐射噪声声压级与漩涡脱落频率存在对应关系;当来流风速处于锁频风速区间时噪声最大,且其衰减率小于非锁频风速。所得结论可为无叶片风力机的设计与安装提供指导。     

发动机边盖辐射噪声仿真预测及实验

采取仿真预测与实验测量相结合的方法对某款发动机左边盖结构噪声进行分析。用LMS Test.lab测得发动机左边盖振动加速度信号,以此作为激励,导入到Hypermesh中对左边盖进行有限元分析。提取表面振动速度频谱,作为发动机边盖噪声辐射边界条件,运用LMS Virtual. lab对其进行声学仿真,并对噪声辐射仿真结果进行分析。再通过B&K 3560 D型数据前端对左边盖噪声进行测量,用波束成形法对测量结果进行分析,与仿真结果进行对比验证,两者声功率曲线吻合。对左边盖结构进行改进,再对改进后的左边盖进行噪声测量,整体噪声级呈下降趋势,改进效果显著。对边盖结构噪声预测以及整个发动机的降噪有一定参考作用。     

高速轿车气流噪声模拟研究

采用大涡模拟（LES）方法计算了某轿车模型的瞬态外流场，并研究了车辆表面脉动压力和流态，然后采用FW-H声学模型，预测了车外场点的噪声特性。根据流场和声学模拟结果对某轿车模型进行修改，并进行了噪声测量，模型修改后气流噪声有显著降低。     

湍流进流诱发的二维水翼振动噪声特性研究

为研究螺旋桨流噪声,以螺旋桨的基本构型单位二维翼型为研究对象,研究其在不同工况下的振动噪声规律。以Lighthill声类比理论为基础,应用计算流体力学软件CFX和声学仿真软件LMS Virtual Lab分别模拟在不同工况下翼型的流场和声场分布。取翼型非定常脉动力作为声源,然后采用边界元方法分别求解翼型流噪声和振动噪声。结果表明,噪声水平随速度和翼型攻角的变化呈现较为明显的规律;相比考虑翼型振动时的振动噪声,忽略翼型振动影响的情况下流噪声水平偏大。     

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。     

基于大涡模拟和Lighthill声类比的孔腔流动发声特性研究

孔腔流动发声是气动声学研究领域重要的课题,基于大涡模拟和Lighthill声类比方法,探讨了气体在孔腔流动的流激噪声的发声特性。模拟结果表明,孔腔边界层出口剪切涡、边棱处涡街和腔体内反馈涡的运动诱导了孔腔发声,具有明显的偶极子特性,在高频段腔体内激发了声学驻波模态。通过模拟与实验对比分析了不同流量下噪声量级以及频谱分布规律,研究结果表明:24 kHz以下的声频谱会表现出波峰小范围迁移;24 kHz以上频率对应的声压级随流量增大而增大;腔体长度和特征频率近似满足Strouher公式,即声频特征频率随腔体长度的增大而减小。上述研究结果为下一步设计在线监测安全阀泄漏的报警超声波发声器提供了理论依据。     

高速包装机传动系统声学贡献分析与降噪优化

传动系统引起的机械结构振动噪声问题是高速机械设备研究中需要解决的关键问题之一。本文结合振动噪声实验与仿真分析研究了高速包装机传动系统振动噪声源的定位及降噪优化问题。建立了高速包装机传动系统振动噪声实验装置,构建了对应的刚-柔耦合动力学仿真分析模型,基于实验测试数据进行了载荷识别并验证了模型的准确性与可靠性。以该模型为基础,结合模态参与因子及声学贡献量分析方法,明确了高速包装机传动系统声学贡献量较大的模态频率和板面区域,并对传动系统的设计进行了改进和优化。结果表明：通过模态贡献量分析和板面贡献量分析可以快速准确地定位噪声问题区域,以服务于相应机械结构设计的优化;在声学贡献量基础上进行结构优化可以有效抑制高速包装机传动系统的振动噪声。     

智能坐便器流噪声数值模拟及实验验证

以某款智能坐便器为研究对象，利用逆向工程技术进行建模，获得智能坐便器三维模型。采用Fluent和LMS Virtual. Lab联合仿真方法，对智能坐便器虹吸破坏时刻流噪声进行数值模拟，并通过实验对模拟结果进行了验证；基于数值模拟结果分析了智能坐便器空间声场指向性分布。结果表明：采用联合仿真方法对智能坐便器虹吸破坏时刻的流噪声进行数值模拟，各主要监测点噪声数值模拟结果与实验结果偏差均在7%以内，验证了方法的可行性。该智能坐便器空间噪声辐射有明显指向性，辐射噪声频谱图表现为宽频特性。研究结果可为后续智能坐便器降噪优化提供一定参考。     

离心泵作透平流体诱发外场噪声特性及贡献分析

以某离心泵作透平为研究对象,对流体诱发的外场噪声特性进行了数值计算和试验研究。在典型流量下,采用雷诺时均方法获取壁面偶极子声源,并利用FEM/AML方法求解出叶轮和壳体偶极子源作用的流动噪声,基于声振耦合法计算出流体激励结构振动产生的外场流激噪声,分析不同性质噪声源的频谱特性,同时评估外场声源在各个频段下的贡献量。借助模态试验对透平壳体结构的模态参数进行了识别。结果表明,计算与试验振型近似,固有频率平均相对误差小于4.60%。结构的影响使得外场五阶叶频处声压最高,二阶叶频处次之。壳体偶极子作用的流激噪声对外场噪声的贡献最大,其次是壳体偶极子作用的流动噪声,叶轮偶极子作用的流激噪声对外场噪声贡献最小。研究结果为低噪声叶轮机械设计提供了一定的参考。     

时速250公里动车组车内声源特性及其贡献量分析

针对时速250 km/h动车组车内噪声问题,使用试验和仿真相结合的方法,对其车内声源特性及其贡献量进行分析。首先,通过球形声阵列系统测试分析动车组的车内源强、频谱及分布特性,明确客室端部噪声主要能量集中在中心频率400 Hz~2 000 Hz的1/3倍频带,声源主要位于风挡区域和地板区域。然后,基于统计能量分析(SEA)方法,建立动车组的车内噪声仿真模型。模型中,声源激励采用线路试验实测数据、车体结构声学特性参数由实验室测试确定。进而,将仿真预测结果和声源识别结果进行联合对比,验证仿真模型的可靠性。最后,通过深入分析动车组车内噪声SEA模型的功率输入贡献,并对客室端部的噪声传递进行量化排序,确定各声源的车内噪声量化贡献。结果表明,时速250 km/h动车组的客室端部噪声源主要是轮轨噪声、其次为气动噪声。其中轮轨噪声在50 Hz~100 Hz和315 Hz~5 000 Hz的1/3倍频带贡献量达到80%。所有声源经由地板和风挡连接处传声贡献率为50%、侧墙和顶板贡献率为38%。     

某拖拉机驾驶室声学特性分析与改进

为了降低拖拉机驾驶室内中高频噪声,建立基于统计能量分析(SEA)方法的驾驶室内噪声预测模型。通过理论计算和试验方法确定模型的基本参数和激励输入,通过仿真与试验对比验证了SEA模型的准确性。最后对驾驶室内声腔的功率输入分析,得到对驾驶室内噪声贡献较大的板件子系统,据此提出有针对性的声学包装改进方案,仿真结果表明该声学包装设计方案可以有效降低驾驶室内中高频噪声,总声压级降低1.87 d B(A),为拖拉机驾驶室内噪声控制及声学包装优化提供有效依据。     

某特种车车内低频噪声分析与改进

针对某特种车车内噪声水平较高问题,建立车身结构与声固耦合有限元分析模型,并进行车身振动频响分析和车内声压响应分析;通过仿真结果与实车道路试验结果对比,验证车身结构和声固耦合有限元模型的有效性;利用耦合声学边界元法进行驾驶室内部声学特性研究,识别出不同工况的主要噪声频率;并对影响车内噪声的车身板件进行声学贡献分析,找到对车内声压贡献最大的板件;最后对声学贡献大的板件粘贴阻尼材料来对车内进行降噪,车内噪声得到较为明显改善。