来流边界层对空腔风振噪声的影响

使用计算流体力学软件STAR-CCM+,基于大涡模拟(LES)方法,采用动态Smagorinsky-Lilly亚格子模型(DSLM)和简易空腔模型研究了风振噪声机理,将仿真结果与实验数据进行对比验证了仿真方法正确性,同时,分析了不同来流边界层形态与厚度对空腔风振噪声的影响。研究结果如下:验证了空腔风振噪声的产生与空腔开口剪切层振荡和周期性涡脱有关;空腔风振噪声是声反馈机制与共振机制共同作用的结果;将来流边界层形态由层流变为湍流或者增加来流边界层厚度,均能改变开口自由剪切层振荡的稳定性及漩涡的发展与运动,从而减弱声反馈效应或者使涡脱频率远离共振频率来降低空腔风振噪声水平。     

输电线风噪声的声学风洞试验

针对输电线的风噪声问题,研制用于风致噪声试验的声学风洞,测试光滑圆柱杆件的风噪声以校验风洞试验的测试结果,进行不同风速下的导线和地线风噪声试验,研究输电线缠绕扰流线的抑噪措施.结果表明:研制的声学风洞具有很好的声学特性,适用于输电线的风噪声研究;圆柱风噪声的卓越频率随着风速的增加而增大,通过卓越频率反算所得的斯托罗哈数为0.2;较低风速时导线的声压级比地线大,较高风速时导线的A计权声压级小于地线;输电线缠绕扰流线后具有很好的降噪效果,最高A声级降噪水平大于10dB.     

高层建筑结构风振时程分析软件的技术研究

高层建筑风振舒适度已受到普遍关注,目前常采用规范的经验公式和风洞模型试验实测计算。但随着结构体系的复杂化及采用附加阻尼器减振技术的日益广泛化,进行结构的风振时程分析是更为简单直接和准确的分析方法。本文采用自回归滤波法技术,考虑三维空间相关性,对具有随机性的脉动风荷载进行有效的模拟;通过编制软件生成风压时程数据并自动输出至结构有限元软件进行风振时程分析,为高层建筑的风振控制分析提供了可行的方法;最后,将该风动力荷载数值模拟技术与动力时程分析技术相结合进行算例分析验证,经过对比研究表明该风振时程分析方法可应用于工程分析与设计。     

电动汽车充电桩的气动噪声分析和优化

分析180 kW大功率直流充电桩在不同工况下的气动噪声特性,进行整桩的降噪优化设计.采用计算流体力学（CFD）与计算气动声学（CAA）分步耦合仿真的方法,分析整桩的噪声频谱和声场分布规律;开展整桩试验测试,验证仿真的精确性;对比、分析不同降噪方案的降噪性能,并进行方案的试验验证.结果显示,整桩噪声主频为830 Hz,整桩噪声次频为650 Hz,分别与电源模块风扇以及系统风扇的叶片通过频率重合;在电源模块进风口布置吸音棉能够有效消除整桩噪声第三、第四峰值频率幅值;在系统风扇出风口布置吸音棉能够使整桩A计权声压级总值降低约1.2 dB;相同布置位置,在保证散热的同时增加吸音棉厚度的降噪效果不显著,整桩A计权声压级总值降低不足1.0 dB.     

汽车外场气动噪声仿真与计算

利用FLUENT软件,对汽车的外场远点噪声进行仿真计算：通过稳态计算,得出汽车车身的表面声功率和声源分布情况,对车身的噪声源进行定性分析;通过瞬态计算,得到车身外场某点噪声的声压频谱图。仿真结果表明：汽车外场气动噪声源主要来自车身前脸、后视镜、前风窗玻璃、前轮;远场点的声压级由前向后有增大的趋势,并且靠近尾部区域声压级较大,最大达90．4dB,直径10m弧线上接收点的声压级值比直径12m的要高,其差值最大达15．1dB。     

蒸汽水下喷注噪声的理论分析及实验研究

从单个汽泡在过冷水中的振动方程出发,导出了汽泡破裂时噪声辐射的数学模型。从理论上分析了蒸汽在水下有限空间内喷注时,喷注噪声的噪声源和辐射规律,发现水的过冷度对噪声的声压级和频率影响非常显著,这一发现已被随后的实验所证实。在此基础上,进行了降噪实验,证明导流筒对降噪效果显著,同时发现临界流量对噪声的影响明显,在达到临界流量时,喷注噪声的声压级将大幅度降低。     

大跨度光伏跟踪支架结构风振响应特性研究

为研究大跨度光伏跟踪支架的风振响应特性,以某平单轴跟踪式光伏支架为研究对象,分析其动力学特性,采用谐波叠加法模拟脉动风速时程,通过时程分析方法对支架进行风振响应研究并考察平均风速、光伏板倾角以及风向角对光伏跟踪支架结构风振响应的影响。研究结果表明:光伏跟踪支架自振频率较低且分布集中;所有支撑组件中,檩条风致位移响应最大,主梁和立柱位移响应较小;檩条顺风向长度上位移响应具有不对称性,主梁横风向长度上位移响应与自身结构对称性一致;结构风致位移响应随着平均风速、光伏板倾角、风向角的增大而增大;负向风荷载作用下,光伏跟踪支架风振响应更剧烈,光伏板倾角从25°增大到35°时,支架的刚度会迅速降低,横向脉动风对主梁和立柱的位移响应影响很大。     

再论圆形截面高耸构筑物的横向风振——从结构设计角度,结合实测验算,进行探讨

题要——本文在作者去年所写《对于圆形截面高耸构筑物横向风振设计计算中若干参数及方法的商榷》一文(以下简称“前文”)的基础上,对不同类型横向风振的主要区别、共同作用及其有关计算参数又进行了讨论,特别由于实际设计风速多在超越临界(transcritical)范围内,对此范围的横向风振计算作了较详细的补充。同时,提出了由于风速本身的横向脉动所引起的横向风振这一新问题。通过对现场风振实测的分析来验证设计计算方法是非常重要的,特别因为现有的关于风振的书藉及论文中,这方面的材料少。本文选择两个国外现场实测资料,通过一定计算分析,对本文进行验证。     

大跨度幕墙体系的风振分析

大跨度结构计算风荷载时要进行风振分析,由于现行规范中对于风振系数的规定不适用于大跨结构,因而风振系数的计算成为大跨结构计算的难点。结合北京某大跨幕墙钢结构工程,同时采用了时域法和频域法进行风振分析,并对两者的结果进行了比较。分析结果表明,时域法和频域法求得的风振系数的分布趋势是完全一致的,在数值上也是比较接近的;时域法虽然计算量远大于频域法,但是能得到结构在风荷载作用下响应的全过程。通过用两种方法对大跨结构的风振分析,为实际工程的设计和理论分析提供了参考依据。     

高速列车车轮及轮对的声辐射特性

以CRH3型高速列车的标准车轮为例,采用声学边界元法计算了单个车轮在单位垂向力下的辐射噪声。介绍了一种新型辐板屏蔽式阻尼车轮,并对比分析了阻尼车轮和标准车轮的声辐射特性。考虑了较为完整的边界条件,首先基于多体动力学提取了350km/h下列车的轮轨激励,然后建立了四轮对的声振耦合模型,用于研究轮对噪声在车厢表面形成的声学分布。结果表明:单个车轮的辐射声场随角度呈瓣状变化,随距离逐层递减,具有明显的指向性,踏面和辐板对辐射噪声的贡献量最大;相对于标准车轮,阻尼车轮的辐射声功率明显降低,尤其在峰值频率处;四轮对的辐射声场是多个车轮噪声源经叠加和干涉作用后的复合声场,主要作用在车厢端部,且保留了基本的指向特征;对比观察点处的声学响应发现,标准轮对的噪声峰值均在110dB以下,而阻尼轮对的声压级总值下降约15dB,降噪效果明显。     

简支箱梁振动噪声影响参数研究

为了研究简支箱梁结构噪声,以32 m简支箱梁为研究对象进行车桥耦合动力分析,求解轨道不平顺作用下的竖向轮轨力。以竖向轮轨力作为激励加载在简支箱梁的声场分析模型中,以简支箱梁的动力响应结果作为边界条件,利用边界元和有限元相结合的方法求解声场内声压级的频率分布特性和传播规律。主要研究了行车速度和板件厚度等因素对简支箱梁结构噪声的影响。研究表明,桥梁结构噪声的频段主要在100 Hz以下,顶板上方的噪声声压级最大;结构噪声在传播过程中存在明显的衰减特性,噪声声压级随传播距离增大而减小;车辆运行速度越大,结构噪声声压越大;箱梁刚度和顶板厚度越大噪声声压级越小;相同列车荷载作用下,单箱双室箱梁辐射出的结构噪声声压级比单箱单室箱梁更小。     

风力机近尾迹区域气动噪声分布和传播规律的实验研究

以S系列新翼型水平轴风力机为研究对象,利用声阵列法对S系列翼型风力机的近尾迹区域声场噪声分布和传播规律进行了实验研究。利用丹麦B&K公司的振动噪声采集分析系统在风洞开口试验段,在保证额定来流风速10m/s不变,对不同尖速比下的S系列翼型水平轴风力机风轮下游进行噪声测试,并且对最大声压级进行了分析。结果表明：风轮在旋转过程中,风力机风轮下游同一截面不同尖速比下噪声最大声压级的分布规律是在测试截面上由圆心沿半径增大的方向依次经过三个压力脉动变化强烈的区域,它们是测试圆心区域、中心涡区域、叶尖涡区域,测点在上述三个区域都会出现声压级的峰值,并且在叶尖涡区域声压级的峰值达到最大;在同一尖速比不同截面下风轮近尾迹区域噪声传播变化规律是沿着x轴正方向远离风轮旋转平面的测试截面上中心涡区域和叶尖涡区域半径增大,不断向外迁移。     

喷射流场及其辐射声场数值模拟

为研究喷管结构对射流噪声的影响,采用大涡模拟对不同截面形状喷口形成的非定常湍射流场进行了数值模拟.在流场计算的基础上,结合Ffowcs Williams-Hawkings积分方程对远场声场进行了计算,得到不同喷管结构对应的湍射流场的流动结构及其辐射噪声的频谱特性.计算结果表明,椭圆形截面喷管的出口附近存在大量的旋涡结构,增大了射流边界层处的气流掺混,从而降低了射流核心区的长度,有效抑制了喷射噪声,在5种不同结构的喷管中,椭圆形截面的喷管对应的辐射声压最低,而矩形喷管对应的辐射声压最高;在射流方向的30°～75°扇形区域内,辐射声信号最强且存在明显的指向性.     

基于支持向量机和误差修正算法的风电短期功率预测

基于风电功率预测单一算法带来的预测精度较低问题,提出一种新型的基于粒子群优化支持向量机结合误差修正算法的短期风电功率预测组合算法。该方法首先对原始数据进行分析和清洗;然后通过粒子群算法对支持向量机参数进行寻优,对风电功率进行一次预测,通过经验模态算法对一次预测进行滤波,达到降噪效果,同时得到一次预测误差;最后,利用误差修正算法对一次预测误差进行修正,得到最终的预测值。仿真和测试结果表明,相较于传统的单一算法,该组合算法能更好地提高预测精度。     

CFD方法的大跨度桥梁抖振荷载

采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamic,CFD）方法替代传统的桥梁节段模型风洞试验,改进了大跨度桥梁抖振力计算方法。在香港青马大桥精细有限元模型基础上,模拟周围风场对主梁桥板压力分布,计算节点抖振力,求解局部应力响应,为桥梁抖振疲劳分析和结构健康监测打下了基础。     

基于智能算法的汽车气动外形参数多目标优化

为了对汽车外形进行优化设计,利用CFD软件与智能算法相结合的方法,以在天窗微开高速行驶状态下的汽车为优化的对象,选取气动阻力最小、气动升力为0、天窗后缘压强最小为`优化目标,以汽车关键外形参数为设计变量,对汽车气动外形进行多目标优化设计.同时,应用了数据挖掘技术评价设计变量与3个目标函数的影响关系,选取优化后的最佳关键参数制作汽车模型并进行风洞试验验证.研究结果表明:通过遗传算法优化的车身外形,在其他设计目标满足要求的条件下成功地将阻力系数降低了9.5%,并通过风洞试验验证了该智能算法结果的准确性.基于智能算法的汽车气动外形设计具有指导意义与实际应用价值,为汽车气动外形的多目标优化设计提供了一种高效、精确、可靠的先进优化方法.     

低噪声电动机的声功率测量

在隔音室中采用声级计对低噪声电机进行声压测量,通过计算得到较精确的声功率值     

声波对流化床内水平射流的影响

在内径140 mm,高1600 mm的声场射流流化床中,以催化裂化催化剂(FCC)和石英砂颗粒为床料,采用光导纤维探针测定了水平射流的射流深度和不同轴/径向位置的颗粒浓度分布。结果表明:射流深度随射流气速、流化数和射流管径的增大而增大,随床料平均粒径和密度的增加而减小,声场的引入可以增大射流深度。声压越大射流深度越大;声波频率在150 Hz时射流深度最大。颗粒浓度沿轴向高度的增大而增大,声波对射流区颗粒浓度没有影响,鼓泡区颗粒浓度随声压级的增大而增大,随声波频率的增大先增大后减小。     

横风作用下大跨度人行悬索桥振动使用性研究

为了研究大跨人行悬索桥(LSSF)由横向风引起的振动舒适性问题,以主跨为460 m的柔性人行桥为对象,利用谱表示法生成不同湍流强度下的脉动风时程. 基于数值模拟方法识别的18个颤振导数,计算有理函数表达的自激力. 通过横风作用下的非线性抖振响应时域分析,比较自激力和结构阻尼对抖振响应的影响,分析湍流强度对抖振响应和舒适性的影响,讨论具有不同设计参数的中央扣和抗风缆对减轻桥梁抖振响应的效果. 结果表明,自激力对大跨度人行悬索桥的抖振响应有不可忽视的影响;在平均风速为15 m/s的横风作用下,湍流强度增加50%,桥梁的抖振响应增加30%~68%;中央扣能够明显减小1/4跨和3/4跨的竖向振动;增加抗风缆刚度能够有效减小竖向及跨中横向振动.     

车内噪声的声品质优化

提出了一种基于正交试验的车内噪声的声品质优化方法。车内噪声被分成由ERB临界频带组合的若干子频带噪声,并且每一子频带噪声的强度有降低、保持、增强三种变化状态。根据试验设计原理进行了不同车速时车内噪声的正交试验,分析了子频带噪声对声品质的影响,并得到了优化车内噪声品质的优水平、最优组合和主次因素。通过实验,对用该声品质优化方法得到的结果进行了验证。结果表明:该声品质优化方法可用于产品的声品质优化改进,并指明了改善车内噪声品质的方向。