基于降噪研究的导流罩设计

针对铁路提速后高速列车集电部气动噪声过大的问题,在集电部引入导流罩,根据前倾角、引导面长度、前倾面与引导面的导圆半径这三个参数设计导流罩,应用Fluent对不同导流罩的外流场和气动噪声进行数值模拟和分析。计算结果表明,当导流罩的前倾角越小、引导面的长度越长、前倾面与引导面的导圆半径越大时,导流罩的表面总声功率与阻力系数越小。     

高速列车受电弓导流罩气动噪声特性分析

针对高速列车受电弓区域气动噪声问题,采用大涡模拟和FW-H声学模型重点对列车在250 km/h、350 km/h运行时受电弓导流罩气动噪声进行数值模拟,建立了车体+受电弓导流罩的计算模型,分析导流罩表面偶极子声源分布和气动噪声频谱特性。研究结果表明：350 km/h下导流罩表面气动噪声整体大于250 km/h;两种速度下导流罩表面偶极子声源分布规律在频域表现一致：在高频阶段声压级明显低于低频阶段,5 000 Hz下最大声压级仅为20 Hz下的40%;导流罩表面最大声压级都诱发于凹腔与后引导面的过渡处,20 Hz下分别可达136 dB、143 dB。此外,导流罩近场和远场气动噪声频谱曲线相似,均是一种宽频噪声,且能量主要集中在150～950 Hz,对后续更高速级列车受电弓导流罩降噪结构设计和隔声材料的选取有一定实际参考意义。     

导流罩对空调器室外机噪声的影响

为了明确导流罩对空调器室外机噪声的影响,利用数值模拟的方法对室外机内部气体流动进行了计算,研究了室外机出风口相对湍流强度的变化,分析了导流罩宽度、导流罩导弧对室外机噪声的影响。通过计算分析和试验验证,表明空调器室外机导流罩的宽度存在一个最佳值使室外机的噪声最小。同时,根据导流罩导弧对室外机噪声影响的规律设计出双导弧导流罩,经过试验验证分析,表明双导弧导流置与目前普遍使用的导流罩相比具有更好的气动性能,能进一步降低空调器室外要的噪声。     

导流罩安装位置对轴流冷却风扇性能的影响

通过试验研究,对比了导流罩在3种不同相对轴向位置下的风扇性能.结果表明:当叶片后缘位于导流罩出口平面内时,风扇的气动性能和噪声指标均达到最佳.     

高速列车受电弓气动噪声降噪

基于Lighthill声学理论,采用宽频带噪声源模型、大涡模拟和Ffowcs Williams-Hawkings声学模型对某型高速列车气动噪声进行数值模拟,建立3节编组高速列车整车气动噪声模型,分析该型高速列车的主要气动噪声声源及远场气动噪声特性,并以受电弓为主要气动噪声源进行降噪研究,主要考虑受电弓的开/闭口方式、不同受电弓导流罩结构、受电弓导流罩不同安装位置等主要噪声源部位处的低噪声设计。基于以上分析,得到低噪声的高速列车受电弓结构,较原始高速列车其最大声压级减小3.1 dBA,达到低噪声设计目标。且通过风洞试验验证了所提出的高速列车气动噪声计算方法的有效性和正确性。     

超高速电梯导流罩气动特性与耗能研究

为了提高超高速电梯的气动性能,设计了5类典型的导流罩,建立了包括导流罩、轿厢、对重与井道的电梯系统模型。利用计算流体力学（CFD）软件Fluent,采用动网格分析方法对安装不同类型导流罩超高速电梯的非定常气动特性进行CFD数值模拟,获得了不同速度工况下气动阻力变化曲线、静压和流速分布云图,并定量分析了运动周期内轿厢克服气动阻力耗能。研究结果表明：不同导流罩在不同速度工况下对电梯气动性能的影响差异较大,都存在各自的最佳应用场合。其中三面导流形导流罩的性能最好,不仅减少了气动阻力,还将周期内耗能占比降低9.26%。该研究工作可为超高速电梯导流罩的设计选型和性能评估提供有益参考。     

导流罩对冰箱冷凝风机噪声的影响

为研究不同的导流罩对冰箱冷凝风机噪声的影响,利用数值模拟的方法对风机在不同导流罩下的流动特性进行仿真,得到不同导流罩下风机后缘涡流的分布,获取风机出口的湍流强度的变化特性,并进行相关的分析。通过试验验证表明,使用封闭式导流罩时风机在较宽频带上的噪声都较使用半开式导流罩时高;封闭式导流罩下风机出风湍流强度更高,衰减速度更快,噪声也更大;使用半开式导流罩时风机无论单独测试还是装机测试都可获取更低的噪声。同时,通过数值模拟和测试的方法分析半开式导流罩的宽度对冰箱冷凝风机出口的湍流强度以及冰箱噪声的影响,得到风机噪声最低时的导流罩宽度。冰箱冷凝风机在半开式导流罩下产生的湍流强度较低,相应的冰箱噪声也较低。     

某轻卡导流罩CFD分析及设计优化

以某型国产厢式轻型卡车为研究对象,建立几何模型、有限元模型,利用CFD软件对原模型进行数值模拟分析。分析得出的驾驶室与货箱之间高度差区域存在的明显正压区,即为文中空气动力学优化的关键。通过对驾驶室顶部加装导流罩后的模型进行数值模拟,得出导流罩使轻卡的气动阻力大幅减小。采用拉丁超立方试验设计方法继续对导流罩的尺寸位置进行优化,对决定导流罩尺寸的两水平因子设计试验,寻找导流罩的最优尺寸,得到最优导流罩模型的气动阻力系数为0.5486。     

高速电梯气动特性研究

运用CFD仿真技术数值计算高速电梯的气动特性参数.通过分别对不安装导流罩、装有三角形、椭圆形和圆弧形导流罩电梯模型的仿真结果进行比较,分析高速电梯气流速度较大、气动旋涡较强的区域,为高速电梯导流罩外形设计提供合理的方案.     

厢式货车导流罩改进设计及气动优化

采用在圆弧板导流罩后缘处横向开缝的方法改善其减阻性能,并使用CFD方法完成了对加装该型导流罩的厢式货车的三维流场数值模拟及单/多目标气动优化.优化过程中,在给定货车行驶速度的前提下,以开缝位置、宽度为优化变量,将整车阻力作为优化目标进行单目标优化,并以此为基础,使用混合遗传算法,实现对阻力及气动噪声的多目标优化.研究表明,该方法可有效改善导流罩处绕流状况,能够在合理噪音范围内提供更优的减阻效果,具有一定的理论和实际应用价值.     

空气压缩机降噪技术现状

空气压缩机的应用十分广泛,但在运行时空压机将产生很大的噪声。空压机噪声来源有：出入口空气与空气及设备之间相互碰撞产生的吸气、排气噪声,冷却器卡门漩涡激起的振荡所产生的噪声,外部表面结构罩壳、盖板、管道等在气体动力和机械振动激发下产生的表面辐射噪声以及电机工作时产生的电磁噪声。产生的噪声,会让周围的生产环境恶化,对生产人员身体的影响相当大,因此降低空压机的噪声显得很有必要。本文介绍了现行一些在消声、隔声、吸声等方面的降噪技术。     

高速列车转向架区气动噪声分离研究

高速列车转向架区的噪声包含气动噪声、轮轨噪声和设备（结构）噪声,为了将这几种噪声进行分离,将工况传递路径分析（operational transfer path analysis,简称OTPA）技术用于转向架区气动噪声分离。低速运行工况,转向架区的噪声主要是轮轨噪声和由电机、轴箱、齿轮箱等动力设备产生的结构噪声,气动噪声很小可以忽略不计,通过低速运行工况的传递路径分析可以得到轮轨声和结构声路径的传递函数;高速运行工况,转向架区目标点的噪声是3种噪声贡献叠加的结果,在假定轮轨噪声和结构噪声传递函数不随速度变化的前提下,用低速运行工况下的传递函数可以求得轮轨噪声和结构噪声的贡献量,与目标点总值比较,差异部分即为气动噪声的贡献量。分离结果表明,气动噪声占主导的速度转折点出现在200 km/h,350 km/h速度级下气动噪声的贡献量达到60%,轮轨噪声的贡献量约为30%,仍不可忽略。     

小型垂直轴风力发电机的气动噪声数值模拟与试验验证

为了降低小型垂直轴风力发电机的气动噪声,对其噪声产生机理进行了分析。首先,在瞬态计算时运用大涡模拟(LES)模型对在一定工况下的三维风轮周围的流场进行分析;其次,在声学计算时运用FW-H方程对风轮产生的气动噪声进行分析并得出频谱;最后,通过实例验证了该方法能有效预测其气动噪声。结果表明:小型垂直轴风力发电机的气动噪声主要是涡流噪声;监测点的噪声值随着离风轮旋转轴半径的增加而减小,且在垂直于叶轮旋转轴的平面上具有指向性。小型垂直轴风力发电机的气动噪声分析为其进一步低噪声优化提供了依据。     

动车组牵引变压器冷却风机气动噪声特性的试验和仿真分析

为研究动车组牵引变压器冷却风机的气动噪声特性,针对某型冷却风机进行气动噪声试验,得到在不同测点处的声压级和频谱特性。同时,针对该型风机建立仿真模型,模型中考虑电动机、支架等实际结构,结合计算流体力学方法和Lighthill声学比拟理论,对冷却风机的非定常流动特性和远场声场进行数值仿真,与试验数据进行对比。结果表明,通过大涡模拟得到的冷却风机噪声主要阶次与试验具有较好的一致性;在基于风机侧面评价点声压功率谱密度所估算声功率贡献量中,宽频带噪声占比为74.76%,是后续减振降噪的重点;阶次噪声占比为25.24%,结合仿真分析发现,阶次的主要来源为进风口动叶轮和出风口动叶轮处气流脉动压力所形成的偶极子声源,其中进风口第33阶次和出风口第10阶次最为重要。所得分析结果可为该型风机的气动性能和气动噪声的改进提供切实可行的参考依据。     

Simulation on a car interior aerodynamic noise control based on statistical energy analysis

How to simulate interior aerodynamic noise accurately is an important question of a car interior noise reduction. The unsteady aerodynamic pressure on body surfaces is proved to be the key effect factor of car interior aerodynamic noise control in high frequency on high speed. In this paper, a detail statistical energy analysis (SEA) model is built. And the vibra-acoustic power inputs are loaded on the model for the valid result of car interior noise analysis. The model is the solid foundation for further optimization on car interior noise control. After the most sensitive subsystems for the power contribution to car interior noise are pointed by SEA comprehensive analysis, the sound pressure level of car interior aerodynamic noise can be reduced by improving their sound and damping characteristics. The further vehicle testing results show that it is available to improve the interior acoustic performance by using detailed SEA model, which comprised by more than 80 subsystems, with the unsteady aerodynamic pressure calculation on body surfaces and the materials improvement of sound/damping properties. It is able to acquire more than 2 dB reduction on the central frequency in the spectrum over 800 Hz. The proposed optimization method can be looked as a reference of car interior aerodynamic noise control by the detail SEA model integrated unsteady computational fluid dynamics (CFD) and sensitivity analysis of acoustic contribution.     

高速列车头型气动外形关键结构参数优化设计*

降低列车运行阻力和气动噪声是提升高速列车速度能力和环境适应性的有效手段。针对气动阻力、气动噪声这两项优化目标,利用Isight软件建立了集参数化驱动建模、计算网格划分、气动计算、优化分析等步骤的高速列车新头型气动性能自动优化设计流程,运用基于多目标遗传算法NSGA-II的优化设计方法,对鼻尖高度、排障器前端伸缩量、转向架区域挡板倾角等关键设计变量进行了优化设计以及与气动阻力和气动噪声的相关性分析,在此基础上提出了综合性能较佳的新头型气动外形。通过计算结果可知,① 鼻尖高度对整车阻力和头车表面最大声功率均为正相关关系;② 转向架区域隔墙倾角对整车阻力和头车表面最大声功率影响的相关性最大;③ 通过优化转向架区域隔墙倾角可有效降低该处气动噪声的表面声功率。     

Numerical simulation for prediction of aerodynamic noise characteristics on a HAWT of NREL phase VI

The purpose of this study is to numerically predict the characteristics of aerodynamic noise generated from rotating wind turbine blades according to wind speeds using commercial CFD code, FLUENT. The near-field flow around a HAWT of NREL Phase VI is simulated directly by LES, whereas the far-field aerodynamic noise for frequencies below 500 Hz is modeled using FW-H analogy. As there was no experimental noise data, we first compared aerodynamic noise analysis with experimental data. This result showed a difference of power outputs by 0.8% compared with the experimental one with 6.02 kW. Then the characteristics of aerodynamic noise were predicted at a specific location P1 according to IEC 61400-11 international standard. When the wind turbine blades rotate with time, tip-vortices occur at the tip of two blades and are generated periodically in a circle. These vortices in the vicinity of the blade tip cause intense aerodynamic noise due to the tip vortex-trailing edge interaction by local cross flows along the trailing edge. In a wind speed of 7m/s the sound intensity ratio of quadrupole to dipole at P1 location is about 21.1%, but as wind speed increases the sound intensity ratio increases up to 54.3% in the case of no-weighted correction. This means that there is a considerably close relation between the quadrupole noise by small and large scales and the increase of wind speeds. With the purpose of a rough prediction of sound power level, CFD results were compared with a simple model of previous researchers and showed a good agreement with one by Hagg of three other models.     

减压阀球形节流孔板降噪效果的数值研究

由于减压元件的节流作用,流体流经减压阀时压力降低,湍动程度增加,易引发剧烈噪声。在减压阀后设置降噪孔板是一种常用的降噪方式,具有经济简便,降噪效果优良的特点。提出一种球形降噪孔板,研究球形降噪孔板的设置方向及其锥角对过热蒸汽的流动特性和噪声声源的影响。借助Fluent软件,采用k-ε和宽频噪声模型,对在直角形多级套筒式减压阀后设置降噪孔板的流道进行数值模拟。在相同工况下,分析过热蒸汽的流动情况及声功率级,研究不同结构降噪孔板的降噪性能,为减压阀降噪措施的研究提供参考。     

Experimental analysis of flow fields inside intake heads of a vacuum cleaner

The flow structure inside the intake head greatly affects the working efficiency of a vacuum cleaner such as suction power and aero-acoustic noise In this study, the flow inside intake heads of a vacuum cleaner was investigated using qualitative flow visualization and quantitative PIV (Particle Image Velocimetry) techniques The aerodynamic power, suction efficiency and noise level of the intake heads were also measured In order to improve the performance of the vacuum cleaner, inner structure of the flow paths of the intake head, such as trench height and shape of connection chamber were modified. The flow structures of modified intake heads were compared with that of the original intake head The aero-acoustic noise caused by flow separation was reduced and the suction efficiency was also changed due to flow path modification of intake head In this paper, the variations of flow fields for different intake heads are presented and discussed together with results of aerodynamic power, suction efficiency and noise level