不同车速下高速列车头车气动噪声数值模拟

对某型号高速列车头车构建1∶1三维模型的CFD网格,进行数值模拟仿真计算并将结果进行公式拟合。模拟研究在列车直行且无侧向风条件下,改变列车行驶速度,高速列车头车表面气动噪声源分布规律以及列车表面气动噪声与车速之间的关系。结果表明:高速列车头车表面气动噪声主要产生在头车尖端,且受流线型曲面光滑程度影响较大,受流线型曲面之后的部分影响较小;高速列车头车表面气动噪声声功率与车速的5.6次幂成正比。降低头车表面气动噪声的措施为增大流线型曲面的曲率半径等。通过对不同车速下高速列车头车表面气动噪声源的数值模拟仿真计算,为列车模型风洞实验以及实车测试提供数据参考,也对高速列车降低气动噪声提供一定依据。     

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。     

覆冰翼型气动性能和噪声特征的数值研究

利用Fluent软件预测了风力机翼型在覆冰状态下的气动性能和气动噪声,采用大涡模拟与基于Lighthill声类比的FW-H模型相结合的方法模拟了不同覆冰状态下的声压级频谱和功率谱密度分布特征,分析了攻角和来流风速对声压级频谱和功率谱密度分布特征的影响。结果表明:覆冰使翼型的气动性能下降,升力减小,气流与壁面提前分离并进入失速区;明冰对翼型气动性能的影响最显著,霜冰次之;翼型覆冰后气动噪声明显增大,尤其覆明冰时翼型的气动噪声更突出;翼型覆冰前后气动噪声均随攻角增大而提高,未达到和超过失速攻角时气动噪声分别呈低频离散特性和宽频特性;来流风速对气动噪声的影响体现在总声压级上,各监测点的总声压级均随来流风速的增大而增强。     

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.     

基于仿真和台架试验的车体关键部件寿命预测

将某高速列车车体关键部件作为研究对象,通过线路试验、台架试验和有限元仿真三部分相结合对其在随机振动激励作用下的寿命进行预测.以线路试验某测点加速度时间历程作为激励,对其进行傅里叶变换得到原始频谱;对原始频谱基于疲劳损伤等效原则在频域内进行5 h加速,得到了加速5 h谱;按照RMS等效原理得到标准的三段加速谱;并结合IE...     

基于耦合方法的球阀偏心间隙结构数值分析

为了研究偏心间隙结构对阀门流场及管阀系统辐射声场的影响,采用流声固耦合的联合仿真方法,对含有偏心间隙结构和不含有此结构的两种流道模型展开对比分析。结果表明：两种模型的流量、阻力系数特性曲线均在球阀开启50°左右时出现转折点;偏心间隙处产生的高速射流会对阀内流场产生剧烈扰动,球阀腔体与下游管道连接处是阀内核心声源区;管阀系统的第1、第2阶模态振型为沿流道方向的振动,第3、第4阶振型为垂直于管道方向的振动;偏心半球阀的辐射噪声频谱呈宽频特性,高速射流对2 300～5 000 Hz范围内中高频段声压级幅值的提升有显著贡献;两种流道模型声压级频谱峰值点特征相似,与无偏心间隙模型的频谱规律相比,偏心间隙结构模型的频谱在相同的特征峰值点处对应更高的频率范围,且频谱响应曲线有整体右移的趋势;辐射噪声在偏心间隙结构存在的一侧具有显著的声学指向性。     

风扇宽频涡流气动噪声分析及降噪

为降低风扇的宽频涡流气动噪声,基于风扇气动噪声仿真流程和声比拟理论,采用流体仿真软件STAR-CCM+建立三维模型,计算风扇叶片时域脉动压力,并与声学软件LMS virtual lab扇声源分区合成的风扇叶片时域脉动压力对比,对风扇噪声进行仿真计算和整车噪声测试验证。将风扇护风罩与风扇叶尖间隙由15 mm调整为5 mm,并对比优化前后仿真计算与整车噪声测试结果。结果表明：STAR-CCM+软件计算的风扇叶片时域脉动压力曲线与声学软件LMS virtual lab扇声源分区合成的风扇叶片时域脉动压力曲线吻合度较好;LMS test lab软件仿真分析频谱与整车噪声测试结果声压级相对误差为0.56%,结果基本一致;风扇护风罩与风扇叶尖间隙由15 mm调整为5 mm后,仿真计算和整车测试噪声声压级均方根分别降低了约9.00、4.00 dB,降噪效果明显。     

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.     

帆式风力机风轮气动特性的试验研究

我国帆式风力机的利用历史十分悠久,它在农业生产和制盐业中发挥着积极作用,其特点是结构简单,造价低,使用方便。为了充分发挥帆式风力机的效能,提高风能转换效率,较准确地评价风轮的气动特性,为风力机、配套水泵的设计提供依据,我们对常用的帆式风力机的风轮模型在风洞中进行了气动特性试验,在风洞中分别测定了不同参数的12组叶片的空气动力特性和最低起动风速。这12组叶片是由     

基于风洞实验的风力机叶片气动负载计算方法

提出一种基于风洞实验的风力机叶片气动负载计算方法。理论分析Beddoes-Leishman空间状态模型的非定常气动力特性,结合风洞实验数据和Beddoes-Leishman模型开发动态气动负载的数值计算程序。利用开发程序,分别详细计算DU97W300-10翼型在不同攻角区间,即线性区、失速区和全区的非定常气动系数,分析每个区间内附着流和分离流对翼型动态气动特性的影响。结果表明,在所有攻角区域的气动参数计算结果均能很好地与理论分析结果达成一致,翼型风洞实验可有效保证特定翼型动态气动负载计算的准确性。