稳态数值模拟在轿车外气动噪声源预测中的应用

以某轿车模型和不同形状参数的外后视镜模型为研究对象,通过稳态雷诺平均那维尔斯托克斯方法求解轿车外流场。根据流场计算结果,应用Lilley公式获得轿车车外气动噪声源分布。数值模拟结果与文献[4]中风洞试验数据吻合较好。此外,还总结了外后视镜形状参数对气动噪声的影响,通过外后视镜区域压力分布解释了其形状参数影响气动噪声的原因,为轿车设计初期阶段降低气动噪声提供参考。     

轻型客车侧窗区域气动噪声的数值模拟与验证

应用商用计算流体软件Star-CD,计算了某轻型客车外部非定常流场及其侧窗区域的气动噪声。通过稳态雷诺平均那维尔斯托克斯方法获得气流分离区的分布并预测气动噪声声源位置。采用分离涡模拟方法与计算气动声学方法获得非定常流场特性与侧窗区域监控点的气动噪声声压级。采用激光粒子测速试验结果验证了数值模拟方法的正确性。从非定常气流分离现象和涡流结构特征角度解释了气动噪声产生的主要原因,研究结果有助于在汽车开发早期阶段降低气动噪声。     

汽车后视镜气动干涉阻力特性的数值计算研究

以获得汽车后视镜最优气动造型和改善汽车燃油经济性为目的,应用计算流体动力学方法对汽车外部流场进行了数值分析,详细描述了汽车后视镜的气动干涉阻力特性,重点分析了后视镜形状和相对车身的横向距离对气动阻力的影响.计算结果表明:后视镜气动阻力占整车气动阻力的4.08%;后视镜的形状和位置对气动阻力影响较大,存在一个最佳的横向距离使得气动阻力系数最大能够下降2.76%.汽车模型的风洞试验验证了该数值计算方法的准确性,计算分析结果为汽车后视镜的设计与改进提供了参考依据.     

后视镜造型对前侧窗气动噪声的影响

前侧窗区域的气动噪声主要来源于车外后视镜,为降低此区域的气动噪声,基于后视镜-平板风洞实验,对5款后视镜进行数值模拟研究。稳态分析采Realizable k-ε模型,瞬态分析采用基于Realizable k-ε模型的分离涡模拟(DES),此数值模拟方法监测的噪声数据与风洞实验结果基本一致。对比分析了5款后视镜平面流线图、表面声功率图和压力云图等,得出后视镜镜罩、基座造型、安装角度等造型因素对前侧窗区域气动噪声影响较为明显,适当调整组合这些造型因素,可有效减小后视镜对前侧窗气动噪声的影响,对后视镜结构的优化设计有较好的借鉴意义。     

后视镜及迎风角度对货车气动性能的影响评价

基于数值模拟方法,研究加装不同造型的后视镜及其迎风角度对货车外流场及气动特性的影响.计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.研究表明：加装后视镜后的整车气动阻力系数上升了3.6%～5.2%;后视镜本身的CD值会随着迎风角度的减小而下降;不同类型的后视镜在不同迎风角度下对整车气动性能有显著影响.研究为货车后视镜的造型与气动性能的匹配提供了设计依据.     

基于格子玻尔兹曼方法的侧窗水相分析与控制

侧窗雨水污染会损害侧窗的清晰度,进而影响汽车的安全驾驶. 针对汽车雨天行驶时侧窗水污染问题,将空气动力学与多相流理论结合,采用格子玻尔兹曼方法求解汽车瞬时外流场,拉格朗日方法求解液滴运动,获得液滴运动轨迹和侧窗区域水相分布情况. 分析得到侧窗区域水污染的影响因素及产生机理,在此基础上对A柱型面进行改型,对比不同改型方案的侧窗区域水相分布情况以及污染面积. 研究结果表明,在4种A柱方案中,方案2侧窗视野最佳,水相覆盖率为38.2%,较basic模型降低了19.2%.     

隧道工况下高速列车动态气密性数值分析方法

高速列车通过隧道或者在隧道交会时,产生复杂的压缩波和膨胀波,由于车体不能完全密封,导致车内压力发生跟随性变化,引起乘客舒适度降低的问题。通过建立高速列车车体内外流场的数值分析模型,在计算车体外表面压力波的基础上,以等效泄漏孔作为车体内外压力传递的接口研究车内压力的变化规律,提出了高速列车动态气密性指数计算方法。首先,对比等效泄漏孔建模中长细比及位置对车内压力的影响,确定了包含等效泄漏孔的车体内外流场准确的数值模型;然后,建立了高速列车-隧道CFD(computational fluid dynamics)模型,计算了高速列车隧道交会流场,获得了列车在隧道交会工况下车体外表面压力波;最后,将车体外表面压力波作为车体内外流场模型的激励,计算了车内压力变化,拟合数据后分析了车内压力变化率和动态气密指数,并与已有文献的实测数据进行了对比验证。结果表明：等效泄漏孔的建模应采用长细比大于1∶4的计算结果更合理;单节车气密性数值模型中泄漏孔的位置对车内压力影响不大;列车隧道会车工况下车体外流场大多处于负压状态,只有头车测点出现正压。所提的车体动态气密性分析模型能较好地模拟车内压力波动,在7.05 c...     

并列行驶两辆汽车外流场的数值模拟

以国际标准的MIRA模型为研究对象,采用移动地面边界条件,对单车和两车并列行驶情况下的汽车外流场进行了数值模拟研究.将两辆车车体周围的速度分布、车身表面的压力分布情况与单车外流场进行了比较.在并列行驶情况下,车体周围的速度和车身表面压力分布与单车不同,呈不对称分布,并且在两车的内侧出现了低压区,两车具有相互靠近的趋势.通过计算,两车的气动阻力有所增加,侧向力有了很大程度的增加.     

基于流声耦合的调节阀空化噪声数值预测

针对工程应用中调节阀普遍出现的空化以及由其产生的噪声问题,提出基于流声场耦合法的调节阀空化噪声数值预测方法,首先选择大涡模拟和空化模型对调节阀进行瞬态流场计算,然后联合声学边界元法利用流场信息计算噪声场特征,分别数值计算一种轴流式调节阀在空化和无空化工况时的噪声。结果表明:监测点处的声压级频率响应曲线整体趋势基本一致,计算结果符合实际规律;空化工况时的声压级频率响应曲线具有较多的峰值点,而无空化则较为平稳,可作为判断调节阀是否产生空化的依据;数值计算得到的监测点处总声压级与理论预测计算的相对误差低于7.1%,证明了数值计算的准确可行性。     

爪极电机气动噪声数值模拟及机理分析

通过试验与仿真相结合的方法研究爪极电机气动噪声问题.运用数值仿真软件Fluent模拟爪极电机的流场分布以及声源信息.经对比发现,边界元法相比较FW-H模型具有更高的精度,能更好地分析气动噪声产生的机理,因此选用边界元法计算声场大小.在转速为10 000r/min的工况下,对其各主要阶次噪声的产生机理进行分析,发现影响爪极电机气动噪声特性的主要包括前、后风扇,爪极以及端盖格栅分布等因素,声压较大的阶次主要包括8、11、18、36、10、9、4、12阶等.根据声源表面压力分布,结合流场瞬态计算得到的压力脉动信息可知,8、11阶主要由前、后风扇共同作用产生,18、36阶主要由爪极产生,9、10阶主要由后风扇产生,而4、12阶主要有端盖格栅影响产生.     

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。     

基于声场空间变换方法的轿车加速行驶车外噪声预测

采用近场声全息和声场空间变换方法对轿车车外噪声进行了预测。阐述了声场空间变换的基本原理,构建了近场声全息测量系统,并对声全息测量系统的误差进行了校准。在试验工况为2档、55km/h匀速行驶条件下,在消声室内转鼓试验台上对轿车左右两侧近场声全息数据进行了测试。根据声场空间变换的基本理论,编制了声场空间变换的计算程序,对被试轿车左右两侧变换面的声场进行了重建。根据车外噪声测试标准GB1495—2002中的测量位置对车外噪声进行了预测,并与车外噪声试验结果进行了对比。对比结果表明:左右两侧误差均在1.0dB(A)以内,而相对误差均小于5%,满足工程精度要求。     

通用的插值补充格子Boltzmann方法应用于计算气动声学

提出将通用的插值补充格子Boltzmann方法（GILBM）应用于非均匀网格进行计算气动声学研究. 通过顶盖驱动方腔流、低雷诺数圆柱绕流算例验证GILBM数值模拟方法的正确性. 在此基础上,将该方法应用于高斯脉冲传播、周期性声源传播、二维圆柱绕流的气动噪声计算. 研究结果表明,GILBM方法可以在非均匀网格上较好地模拟高斯脉冲及周期性声源声波的传播过程,计算结果与解析解较吻合. GILBM方法能够模拟非均匀贴体网格下的圆柱曲面边界由于涡脱落造成的气动噪声的产生和传播过程,可以较好地捕捉到近场及远场的声压传播. 圆柱绕流声学特性呈现出偶极子现象,计算结果与参考文献较吻合,证明采用GILBM方法在非均匀网格中模拟声传播问题的正确性及求解气动声学问题的可行性.     

基于近场声全息的车内噪声贡献量

在声场的声源信息未知的情况下,基于近场声全息技术提出了一种对汽车车内声场进行声源识别、声场预测及声学贡献分析的方法。因为汽车车内噪声等不满足自由声场的情况,分析了存在反射情况的声场预测方法。最后,通过算例对反射声场中声源识别、声场重建及声学贡献进行了研究,取得了满意的结果。研究表明,将近场声全息技术用于声贡献量分析相对于传统方法有明显优势。     

工程车辆驾驶室声学特性预测研究

建立某型工程车辆驾驶室的结构有限元模型、空腔声学有限元模型。对驾驶室结构和室内空腔声场进行模态分析,得到结构振动特性和声学特性。计算分析驾驶室声一结构耦合模型在特定频率激励下的噪声分布情况,同时考虑吸声材料对驾驶员耳旁声压级值的影响,总结出在新车型开发阶段进行车内噪声预测和控制研究的有效方法。     

楔形海域声矢量场分析

海洋环境中的声传播是水声学研究领域的一个经典问题.在传统的研究中,关心的主要是声压场.随着矢量水听器的出现,不仅是声压场,介质质点振速场也受到极大关注.应用虚源法分析了ASA基准楔形模型中谐和点源的三维质点振速场.基于Deane和Buckingham给出的声场声压表达式,文中推导了三维质点振速的积分公式,并应用数值积分的方法计算了声场声压与质点振速,分析了它们的传播损失和相位差以及不同方向声强的衰减过程.结果表明,即使在远距离上,声压与质点振速的相位差并不为零.     

电站锅炉声学测温中炉膛声场及热态背景噪声特性研究

以理论和实验相结合的方法,对锅炉冷态声场进行了研究;系统分析了锅炉热态噪声的产生机理和声衰减特性;把小波理论引入到炉膛声特性提取之上,从不同尺度空间获得了炉膛噪声信号的特性;并对背景噪声声压级进行了测量.研究表明:电站锅炉声学测温中,声源在锅炉冷态时形成的声场为扩散声场;热态由于声衰减作用可以近似为自由声场;不吹灰时,...     

飞机舱室内噪声预测及软件开发

应用面向对象及可视化技术，开发了一套飞机舱室内的噪声预测软件。该软件利用统计能量法对整个飞机及其所处环境进行子结构划分、功率流分析及外部激励处理，研究了飞机壁板的隔声量及其内部声场分布，为用户提供操作简单的界面，初始参数选择灵活，分析结果可为飞机舱室降噪提供依据，后处理直观明了。     

大涡模拟-Lighthill等效声源法的空腔水动噪声预测

为了考察空腔产生的水动噪声,对气动声学理论与研究方法进行了分析,确立了大涡模拟-等效声源混合法.利用大涡模拟计算空腔非定常流动的流场结构,基于有限元/无限元法利用变分形式的Lighthill声类比方程进行声场的求解.利用该混合法考察了雷诺数为1.2×105的空腔算例频域内噪声的辐射特性,基频值的预测结果与文献基本一致,低频纯音的远场辐射具备指向性,沿上游方向辐射能量较高,高频宽带噪音的传播不具指向性.