高速列车气动噪声的实验模型研究

利用声学风洞模型试验的快捷、方便、实验可重复等优势,进行风洞仿真试验,研究高速列车外部气动噪声的频谱特性以及随车速的变化关系。根据相似理论搭建高速列车模型风洞试验系统;进行高速列车外部气动噪声的近场测量,对声压信号进行傅里叶变换并运用互谱法得出高速列车气动噪声声强的频谱分布;建立高速列车仿真模型,仿真高速列车外部气动噪声特性。通过试验验证仿真结果的准确性。     

喷管式汽水混合加热器气动噪声数值模拟与实验研究

热交换器是供热系统乃至动力系统中常见的重要设备之一,其中汽水混合加热器是一种直接将蒸汽与水混合以加热水的热交换装置。利用宽频噪声源模型对喷管式汽水混合加热器进行气动噪声数值模拟,获得了加热器的声场分布。在相同工况下实验测量了加热器表面噪声声压级,模拟值与实验值相比,误差为4.6%,说明宽频噪声源模型在模拟混合加热器表面噪声声压级方面有较好的精度,对喷管式汽水混合加热器的降噪改进设计具有重要的参考价值。     

增压器气动噪声特性及贡献度的数值分析

基于数值计算方法,研究了船用低速柴油机增压器气动噪声特性,并分析了压气机和涡轮对增压器气动噪声的贡献度。首先分别建立了压气机和涡轮的数值模型,计算了增压器设计工况下二者的非定常流场,并获取了用于噪声计算的声源信息;进一步采用声学边界元方法计算了压气机和涡轮的气动噪声。结果表明:压气机和涡轮气动噪声谱成分均为离散单音噪声和宽频噪声,噪声峰值依赖于叶轮叶片数;压气机气动噪声声压级明显高于涡轮气动噪声,是增压器主要噪声源。     

某型螺旋桨飞机气动噪声降噪研究

针对某型电动螺旋桨飞机噪声过大问题,在保证螺旋桨气动特性的同时,提出了改进沿展向桨叶形状的降噪方法。采用FW-H模型、非定常滑移网格及大涡模拟方法获得了气动噪声频谱特征;通过地面远场噪声试验,得到了螺旋桨在三种转速下的气动噪声频域特性和声压强度分布规律。对比分析螺旋桨各测点声压级试验数据和数值计算结果,证明了数值计算模型的准确性。基于所建立的计算模型和方法,预测了不同螺旋桨在三个转速下的声压级分布,得出桨叶形状对螺旋桨气动噪声的影响规律。研究表明:当螺旋桨转速高于1 000r/min时,新叶片较原叶片气动噪声明显降低。这说明桨叶载荷噪声在气动噪声中起主导作用,可以通过改变沿展向桨叶形状,有效降低叶片的气动噪声。     

高压比离心压气机气动噪声数值预测

采用混合计算气动声学方法研究了高压比离心压气机气动噪声,首先计算了压气机非定常流动,获取了声源面上的时域脉动压力,进而通过间接声学边界元法(IBEM)预测了压气机气动噪声,并在增压器性能试验台上完成了相应的噪声测试.结果表明:压气机气动噪声主要由叶片通过频率及其倍频出现的离散单音噪声与宽频噪声组成,且总声压级由离散单音噪声决定;对比计算和试验得到的监测点声压级频谱可以看出二者基本吻合,说明数值仿真具有较高的精确度,使用的仿真方法可应用于高压比离心压气机的噪声预测;压气机气动噪声自进气管口向外辐射时,声压级分布并不均匀;且受频率影响,不同频率噪声的传播能力存在明显差异.     

叶顶形状对轴流风机气动噪声影响的数值研究

以某两级动叶可调轴流风机为例,采用Fluent软件对5种改进的叶顶形状下的风机性能进行了模拟,并引入大涡模拟和FW-H声学模型获得了不同叶顶形状下风机的噪声源分布和气动噪声特征.结果表明:5种叶顶形状均可有效提高风机性能,提升效果依次为逆流向斜槽、双斜槽、上阶梯叶顶和下阶梯叶顶,而顺流向斜槽仅在小体积流量下使得风机性能明显提升;叶顶形状改进后,叶顶泄漏涡的影响增强,造成叶顶区和叶片前缘噪声显著增大,为风机内主要噪声源;风机各区域的声压幅值均受显著影响,且越靠近噪声源,受影响越突出;该风机内噪声主要以中低频的旋转噪声为主,各区域噪声均在基频位置达到最大值,叶顶形状改进后声压级随频率增大发生小幅提高,频谱形态发生明显改变.     

局部进气高速涡轮气动噪声控制方法研究

随着高速涡轮在民用和军用领域的快速发展,其噪声问题受到人们越来越多的关注。本文对涡轮气动噪声的产生机理、数值计算方法以及设计过程中控制方法进行研究。针对局部进气高速涡轮机,为了抑制由动静叶干涉引起的单音辐射噪声,提出了增大喷嘴的几何出气角、喷嘴下俯、喷嘴单侧修型和增大动静叶间距的流道优化设计方法以控制涡轮机内的流动状况进而降低噪声,最后结合某型高速涡轮降噪优化设计案例总结了涡轮气动噪声优化设计体系流程。     

大型风力机叶片气动噪声研究

首先利用SST k-ω湍流模型验证设计叶片在额定运行工况下的气动性能。然后运用大涡模拟(LES)和Lighthill声类比相结合的方法,模拟额定工况下叶片径向5个截面的气动涡流噪声,并确定声源分布,分析声传播特性,进而提出降低风力机气动噪声的措施。研究表明叶片尾缘是其主要声源部位;传播过程中近场受尾流影响明显,而远场基本不受影响;相对风速对于噪声的影响远大于攻角影响。     

基于CFD的发动机冷却风扇气动噪声分析

介绍了发动机冷却风扇气动性能的试验方法,利用Fluent软件对C型风管式台架风扇性能测试系统进行了仿真模拟,得到了风扇的流量、静压及静压效率结果.根据风扇图纸上性能数据进行了仿真模型修正,基于修正后模型进行了风扇气动噪声仿真,并与测试进行对比.结果显示,在各测点噪声仿真与测试数值接近且变化趋势一致,验证了仿真方法的有效性,为风扇的优化设计、配套选型提供了参考依据.     

风轮偏航对风力机气动性能数值模拟分析研究

建立了风轮偏航15°的风力机整机计算模型,运用FLUENT软件对该模型进行气动数值模拟。分析额定工况下,偏航对风力机表面气流速度、压力、风力机前后速度分布和静压力的影响。     

流动分离状态下弹片对翼型气动性能及噪声影响

受自然界鸟类在应对阵风或着陆时翅膀上表面（吸力面）羽毛轻微抬起现象启发，以NACA0018翼型为基础，在其吸力面加装类似鸟类羽毛的弹片，通过数值模拟方法研究流动分离状态下弹片对翼型气动性能及气动噪声的影响。结果表明：翼型在流动分离状态下，依据原始翼型边界层分离特点给出特定抬起角度的弹片，能有效抑制流动分离区前移，减小流动分离，较之原始翼型其升力系数上升、阻力系数下降；流动分离区与翼型尾缘处声压级有所减小，周向总声压级呈偶极子分布且整体有所降低。     

基于流固耦合的风力机气动噪声影响研究

考虑风力机叶片与空气的流固耦合作用,基于ANSYS workbench工作平台,采用双向流固耦合的方法,模拟预测风力机的气动噪声,并与额定工况下的实验数据对比。结果发现:耦合作用下风力机气动噪声增大,且耦合模拟得到的气动噪声声压级与实验值更为接近,证明计算模型的准确性;风轮后的辐射声最大声压级在叶片径向0.57R~0.71R位置,风力机叶片与空气的流固耦合作用,增大了辐射声的声压级,而对于辐射声的传播规律影响很小;耦合作用下随尖速比的增加,相同位置气动噪声的声压级呈现缓慢增大的趋势,不同尖速比下气动噪声的声压级随轴向距离的增加变化规律大致相同,均呈不断减小的趋势。     

基于LES方法的气动弹片对风力机翼型气动特性影响研究

为分析弹片对翼型气动及噪声方面的影响,以NACA0022为原始翼型,通过在其吸力面加装不同形式的固定气动弹片,比较原始翼型与弹片翼型的气动性能和噪声特性。采用大涡模拟,计算来流风速为29.4 m/s,迎角范围在4°～24°内翼型气动性能和流场分布的变化。研究翼型噪声产生机理,运用FW-H方程进行声学计算,并通过傅里叶转换进行频谱分析。数值计算结果表明:大于12°攻角下,弹片翼型较原始翼型气动性能改善明显,升力系数最大可提高27.31%,且有效推迟翼型的失速产生,单个气动弹片翼型表现更优;大于8°攻角时,气动弹片对监测点处噪声总声压级增大效果并不明显,最大仅为1.90%,且翼型噪声总声压级在指向性分布上呈现较为明显的偶极子分布。     

扩压器叶片前缘开槽结构降噪特性研究

采用大涡模拟技术以及FW-H积分方法数值模拟离心鼓风机内的非定常湍流场及其远场辐射噪声,研究了扩压器叶片前缘开槽参数对离心鼓风机噪声的影响规律及作用机理。结果表明:带有开槽结构的扩压器可抑制或延缓扩压器叶片表面的附面层分离,起到均匀流动的作用,从而抑制流动噪声源的产生;离心鼓风机的噪声性能与叶片前缘开槽几何参数相关,当相对槽长L/C=0.3、相对槽高h/H=0.1时,测点总声压级最大可降低20 dB;从整体上看,固定相对槽长、改变相对槽高的模型降噪效果要优于固定相对槽高、改变相对槽长的模型。     

基于DES模型翼型尾缘气动噪声数值研究

为获得高气动性能、低噪声水平的风力机翼型,基于分离涡模拟(DES)模型和声学类比方程建立混合模拟法预测噪声,以S809翼型为基础翼型进行数值模拟,研究尾缘厚度及其分配比对风力机翼型气动性能及气动噪声的影响规律。通过样条函数参数化处理针对翼型S809尾缘改型进行气动噪声计算。结果表明:钝尾缘翼型与原始翼型相比,气动性能得到明显改善,当尾缘厚度为1. 5%c的改型翼型,其升阻比高于其他尾缘厚度的改型翼型升阻比;在不同攻角及不同尾缘厚度分配比下翼型噪声呈现明显的偶极子形状;钝尾缘翼型能够导致气动噪声增加,但其中尾缘厚度为1. 5%c,尾缘分配比为1∶3的钝尾缘翼型气动噪声增加较小。     

基于声学有限元的柴油机增压器压气机气动噪声研究

为研究船用低速柴油机增压器压气机气动噪声,采用计算流体动力学和声学有限元的混合计算方法进行了数值预测。通过试验对压气机计算模型进行了验证。在3个工况下对压气机非定常流场进行了计算,其中压力脉动被用作声学计算中的声源信息;采用声学有限元方法对压气机气动噪声进行了预测。结果表明:计算流体力学和声学有限元的混合计算方法具有较高的计算精度,可以用于压气机气动噪声数值预测;压气机进口气动噪声主要谱成分为离散单音噪声和宽频噪声;离散单音噪声在叶片通过频率处有明显的指向性,存在两个突出峰值。     

齿形襟翼对风力机翼型气动噪声影响的数值研究

为分析齿形襟翼（SGF）尾缘对风力机翼型气动性能及噪声特性的影响,利用SST k-ω湍流模型对装设Gurney襟翼（GF）和SGF的NACA0018翼型进行数值模拟,研究齿高和齿宽对气动性能和静压分布的影响,并采用大涡模拟（LES）对气动性能最优的SGF进行噪声预估和涡结构分析。结果表明：SGF可有效提高翼型升力系数并延迟失速;SGF-0.8-6.7模型可使最大升阻比提高8.61%,失速攻角延迟3°,其在拓宽高升力区间、延迟失速等方面具有最优性能;SGF翼型上下翼面噪声无明显差异,平均声压级随攻角增大而提高;SGF-0.8-6.7模型的尾迹噪声随攻角增大呈现先增后减的变化趋势,随距离增加而降低;翼型辐射噪声呈典型偶极子状,GF噪声小攻角下降低,而大攻角下则增大,SGF在不同攻角下均降噪显著,最大降噪量达10.2 dB;SGF尾涡稳定有序,能耗及损失降低,由此使气动性能和噪声得以明显改善。     

气侯因素和地球表面环境对降低发电设备噪声级的影响

正据《Теплоэнергетика》2013年7月刊报道,莫斯科动力学院的专家分析了气侯因素和地球表面环境对降低发电设备噪声级的影响。气侯因素和地球表面环境对降低发电设备噪声级具有极重要的影响。来自同一点的同一噪声源的噪声级取决于温度和湿度的变化。在这种情况下,可以忽略大气压力的影响。温度和湿度在一年内的变动量导致计算点同一个噪声源的声级变化。离开噪声源的距离增加时,气侯因素引起的噪声级变化范围将增加。声压级随湿度和温度的变化取决于几何平均频率,并取决于从噪声源到计算点的距离。在高频和大距离的情况下,由于大气的吸声作用而造成的噪声衰减值可达10分贝,甚至达到100分贝;在低频率时,达到     

柴油机DPF孔道气相流场及噪声特性分析

利用数值模拟(CFD)软件建立柴油机微粒捕集器(DPF)孔道三维模型,对孔道内气体流动情况进行计算;通过建立加装DPF的一维整机仿真模型,结合孔道流场分布特性,分析不同转速工况下DPF载体及加载不同碳烟量对其噪声特性的影响.结果表明:各入口流速下,流速分布在DPF进气孔道内呈现从中心径向递减、从始端轴向递减趋势,且后段出现波纹状流速突变区;排气孔道流速分布趋势与进气孔道相反;进气孔道内压力分布相对均匀;排气孔道前中段压力分布较均,在低流量下中后段呈轴向递减趋势,高流量下在后段出现骤增.高转速工况下DPF气动再生噪声量大于低转速工况;深层碳烟在较高转速工况下对DPF噪声的影响更显著,A计权声压级降幅可达2 dB以上;碳烟饼层在较低转速工况下对DPF噪声特性影响更大.     

阻尼拉金结构的长叶片透平级气动性能数值研究

文章采用商用计算流体动力学软件ANSYS—CFX数值求解Reynolds—Averaged Navier-Stokes（RANS）方程和标准k-ε紊流模型方法数值研究了考虑阻尼拉金结构的汽轮机长叶片透平级的气动性能．分别计算分析了无阻尼拉金结构、椭圆型阻尼拉金结构和流线型阻尼拉金结构的汽轮机长叶片透平级的流场特性．详细分析了阻尼拉金对长叶片透平级气动性能的影响特性。研究结果表明：阻尼拉金的存在对长叶片流场的影响主要位于叶片吸力面附近。采用椭圆型拉金及流线型拉金长叶片的透平级与无拉金的情况相比,透平级等熵效率分别降低0．313％和0．206％．采用流线型阻尼拉金后透平级等熵效率比椭圆型拉金提高0．107％．相比于椭圆型阻尼拉金结构的长叶片．流线型阻尼拉金结构在其尾缘处的分离涡基本消除．拉金尾缘处的流动损失减少。