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。     

车用交流发电机气动噪声数值分析

以某型车用交流发电机（也称爪极发电机）为研究对象,采用计算流体力学技术对交流发电机的空气动力学特征进行了三维非定常数值模拟,应用滑移网格技术和大涡模拟方法对交流发电机进行气动噪声特性研究。得到大涡模拟在交流发电机噪声数值预测方面其主要阶次和对应的幅值与试验对比有很好的一致性;前后扇叶为该型交流发电机的气动噪声声源;第6、8、10、12和18等阶次为该型交流发电机的主要气动噪声成分。在数值模拟基础上,以低噪声、高流量为优化目标,对交流发电机前端盖径向栅格分布角度进行气动噪声优化设计及降噪研究。得到前端盖径向栅格倾斜40°分布角度时交流发电机远场气动噪声最低、质量流量最大。文中所得研究成果可为车用交流发电机的气动性能和高转速下噪声的改进提供一种切实可行的参考依据。     

高速列车头车安装裙板后流场与气动噪声特性

运用涡声理论和声类比方法,计算分析了转向架舱外安装裙板后高速列车头车简化模型的空气动力与气动噪声特性。基于延迟分离涡模型获得的近场流场被用于预测远场声辐射。结果表明,流体通过头车时形成了不同尺度和方向的复杂涡结构,上游几何体周围产生的湍涡向下游传播并与下游几何体相互作用,从而在头车尾部形成高湍流度尾迹。头车几何体近壁流场内形成的四极子噪声中,体偶极子声源高于体四极子声源,成为四极子主要声源。头车鼻锥、转向架、转向架舱后壁面以及尾部等部位的涡脱落、流动分离和流体相互作用剧烈,涡结构发展集中,几何体表面压力脉动变化显著,诱发形成偶极子气动噪声源。转向架舱外侧安装裙板后,在沿转向架中心的水平面内,后转向架部位辐射的气动噪声较前转向架强;头车沿线路侧向辐射的气动噪声强度分布较均匀,头车端部产生的气动噪声略高于头车尾部。裙板减弱了转向架区域流动冲击与湍流脉动,降低了头车气动噪声的产生与辐射。     

旋转方向对车用交流发电机气动噪声影响分析

针对交流发电机气动噪声声源组成的复杂性和不同旋转方向对交流发电机气动噪声影响问题,基于Lighthill声学理论,采用LES(Large Eddy Simulation,大涡模拟)和FW-H(Ffowcs Williams-Hawking方程)声学模型对交流发电机气动噪声进行数值模拟。研究结果表明:LES在交流发电机噪声数值预测方面其主要阶次及幅值与试验对比有很好的一致性;前后扇叶为该型交流发电机的主要气动噪声声源;第6、8、10、12和18等阶次为交流发电机气动噪声主要影响阶次,且主要能量集中在1 120 Hz~5 600 Hz频率范围内;反方向运行工况的交流发电机总声压级较正方向运行时大9.17 d B,质量流量较正方向运行的小62.87 g/s。研究成果可为车用交流发电机气动噪声性能的提高提供切实可行的参考。     

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...     

近场项对车用交流发电机气动噪声影响分析

为了探究近场项(反射面、端盖及定子)对车用交流发电机气动噪声的影响,基于Lighthill声比拟理论,大涡模拟(LES)方法及边界元法对交流发电机的气动噪声特性进行研究。结果表明:仿真得到的主要阶次及幅值与实验相比一致性较好,验证了仿真方法的正确性;第4、6、8、9、10及12阶次为该型交流发电机的主要阶次;反射面对各主要阶次皆有影响,端盖主要影响10阶次,定子主要影响6及9阶次;反射面对左、上测点声压级影响较大,端盖对左、右测点影响较大,定子对各测点几乎无影响;近场项对五点平均总声压级的影响大小依次为:反射面>端盖>定子。     

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ANSYS的车用交流发电机定子建模方法分析

为了准确预测车用交流发电机的振动和噪声,需要得到电机定子准确的模态特性,而准确的仿真计算模态前提是要有准确的仿真模型。利用有限元软件ANSYS对定子铁芯分别建立实体与片状结构模型计算得到模态特性,并结合实验结果确定定子铁芯采用实体结构模型与实际最接近且计算最简便。在确定定子铁芯建模方法的基础上,对绕组通过不同的等效方式组成不同的定子模型来计算得到不同的定子模态结果,结合实验结果来选取最符合实际的模型,从而确定绕组采用等效体积的方法与实际最接近,最终确定电机定子的建模方法,为后期仿真计算的有效性提供依据。     

用快速多极方法预测圆柱绕流的气动噪声

采用声模拟理论预测气动噪声时需要大量的计算时间,快速多极方法将传统点对点计算转变为点集之间的相互作用,可以有效加速计算。基于二维自由空间格林函数的分波展开方式,推导了FW-H方程应用快速多极变换后的积分核函数与计算公式。计算了低马赫数圆柱绕流的非定常流场;并由此预测了气动声源。随后,分别采用传统方法和快速多极方法计算其声场分布。结果表明,基于分波展开方式的快速多极方法能准确计算圆柱绕流气动噪声,在频率较低时能大幅减少声场计算时间,且观测点数越多,加速效果越明显。     

高速列车气动噪声Lighthill声类比的有限元分析

随列车行驶速度逐年提高,气动噪声源逐渐超越轮轨噪声成为高速列车最主要噪声源。通过ACTRAN - Aeroacoustics建立基于Lighthill声类比理论的高速列车气动噪声CFD/CAA混合数值分析模型。计算并讨论非定常流场与气动声场计算结果,并分析此数值模型可以进一步完善的一些重要方面。目前数值模拟结果表明列车高速行驶状态气动噪声源主要集中在与车身气动外形密切相关的三类位置上,且通过当前模型可以有效剖析列车车身气动外形设计对气动噪声的影响以及相应的高速列车低噪音优化途径。     

车用交流发电机气动噪声试验研究

针对某型汽车交流发电机在高速段（6 000 r/min以上）噪声源以及各主要阶次对总噪声的贡献量问题,对交流发电机进行噪声测试分析。通过阶次分析得出气动噪声的频率特性,采用交流发电机有无前、后扇叶分别单独运转等试验方法确定各阶次噪声的具体来源以及前后扇叶对主要单阶次贡献量的大小。得到前后扇叶为该型交流发电机的气动噪声声源,第6、8、10、12、18等阶次为该型交流发电机的主要气动噪声成分;前扇叶对12、18阶次噪声贡献明显比后扇叶大,后扇叶对6、8、10阶次噪声的贡献较前扇叶大。该方法对汽车交流发电机的气动性能和高转速下噪声的改进提供一种切实可行的依据。     

车用发电机的模态分析

针对电磁共振引起的车用发电机在低速段噪声超标问题,对发电机振动模态通过仿真和实验对比的方法进行分析。材料参数通过零部件自由状态下有限元仿真结果和试验结果对比进行校准,约束状态下整机模型仿真结果与整机模态试验结果趋于一致,最后对发电机端盖结构改进实现降噪亦证实噪声超标原因。     

家用电器风机噪声的一种等效声源建模方法

风机噪声是油烟机、吸尘器、电吹风等家用电器的主要噪声源,噪声管理是这类产品开发的关键。为缩短家用电器的开发周期,需要在设计阶段对产品进行噪声预测与评估。传统预测方法是对风机和系统整体建模,进行气动噪声流体-声学联合仿真(Computational Fluid Dynamics-Computational Aeroacoustics, CFD-CAA)。但该方法使声源与声传播过程相耦合,设计每当有修改的时候,就要需要进行全系统计算,开发效率较低。为此,文章提出一种可以将风机声源特性与系统声传播过程解耦的噪声源建模方法,分析风机气动声源特性,建立风机等效源模型。设计了风机噪声试验,测试风机的风口噪声,提取等效声源强度,用于快速预测不同系统、不同工况的噪声。将该模型应用于两种型号的油烟机噪声分析,结果表明,对不同的风道结构,系统噪声预测误差均在3 dB左右。     

有限长圆柱绕流气动噪声源特性分析

气动噪声源的能级、分布特性及其产生根源还不够清晰。以有限长三维圆柱绕流为研究对象,基于声源方程分析气动噪声源的种类构成及其与气动参数的关系,通过数值计算得到可压非定常流场,利用气动参数定量计算圆柱顶部、中部和底部的声源大小分布,研究声源的分布特性和产生根源。结果表明,在有限长圆柱绕流场中,以偶极子声源为主,单极子声源可以忽略不计,四极子源项的值比偶极子小1～2个数量级。偶极子主要分布在来流分离点及圆柱后壁面湍流涡二次碰撞区域,四极子主要分布在来流分离点及其向后拖曳区域。偶极子声源主要由于圆柱两侧涡脱落处的脉动压力在横向(y方向)上的二阶梯度引起。以上结果为气动噪声控制的进一步研究提供了借鉴和参考。     

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。     

自适应滤波在车用发电机噪声测试中的应用

介绍车用发电机噪声的测试方法和特点,应用自适应滤波方法对车用发电机试验过程中所测得的发电机噪声与试验台背景噪声的混合信号进行分离研究,同时与独立分量分析（ICA）方法进行了比较。实验结果表明,用自适应滤波的方法能很好地把发电机噪声和背景噪声分离开来,从而使发电机生产厂家不必为控制噪声测试过程中的背景噪声而对其发电机试验平台进行改造,有效地解决了其产品噪声测试的难题。     

大涡模拟预报螺旋桨辐射噪声的三种声学方法

螺旋桨噪声是船舶的三大噪声源之一,研究螺旋桨的噪声现象具有很大的现实意义。首先划分了螺旋桨的结构化网格,进行了网格收敛性分析,然后采用大涡模拟方法计算螺旋桨水动力。在噪声计算中采用了FW-H方程、结合Virtual lab的旋转偶极子辐射、涡声方程三种方法进行预报,并与换算到自由场的试验结果进行对比分析。结果表明,采用大涡模拟可以预报螺旋桨的辐射噪声,三种方法均满足工程应用需求。     

汽车用发电机NVH性能测试声学实验室设计及鉴定

针对汽车用发电机NVH性能测试要求,建立专用的声学实验室,该实验室由声学测试间和控制间组成,由声学隔墙隔开。参照GB/T 3767-1996 《声学 声压法测定噪声源声功率级 反射面上方近似自由场的工程法》及相关企业测试要求进行设计,建成后通过中国测试技术研究院鉴定,各项指标达到设计要求。介绍该实验室的设计方法及鉴定结果。