串联圆柱体绕流气动噪声三维数值仿真

基于大涡模拟(LES)和Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程相结合的方法对串联圆柱体绕流气动噪声进行三维数值仿真,并对下游圆柱体在不同直径情况下进行对比研究。首先通过LES求解不可压缩Navier-Stokes方程得到串联圆柱体的非定常湍流流场;然后以圆柱体表面为积分面利用FW-H方程进行积分求解,得到远场辐射噪声。通过与美国国家航空航天局(NASA)的基准实验对比,验证仿真方法的正确性,研究结果能够为起落架的低噪声设计和制造提供一定参考。     

拖车转向架气动噪声数值研究

拖车转向架作为高速列车最主要的气动噪声声源,由于其结构复杂、细小部件多、周围涡流分布紊乱等,对拖车转向架的气动力和气动噪声认识甚少。采用定常RNG k-ε湍流模型与宽频带噪声源模型对拖车转向架的气动阻力、气动升力和气动噪声声源进行初步探讨,并结合非定常大涡模拟与Lighthill声学比拟理论对其进行远场气动噪声分析。计算结果表明:较大漩涡存在于空气弹簧与抗蛇形减振器之间、迎风侧轴箱与构架侧梁外侧的邻近区域;气动阻力、气动升力与运行速度的平方成正比关系,占总气动阻力最大的部件依次为构架(24.02%)、轮对(19.30%)、枕梁(18.08%)、制动闸片、抗侧滚扭杆、制动盘、构架支架和空气弹簧,枕梁的气动升力最大且占总气动升力的157.88%左右;轮对、构架、制动闸片、制动盘、枕梁、垂向减振器、抗侧滚扭杆等凸起部位的迎风侧表面为拖车转向架的气动噪声源,且构架对拖车转向架总噪声的贡献量最多,其次为轮对,然后为盘形制动装置和枕梁,抗侧滚扭杆、垂向减振器、空气弹簧和横向减振器对总噪声的贡献量较少。拖车转向架远场气动噪声是宽频噪声,具有噪声指向性、衰减性和幅值特性等,主要能量集中在28~56 k Hz频率范围内,中心频率为50 Hz、100 Hz、160 Hz在低频部分能量较大且分布规律不随运行速度的改变而变化。     

汽车气动噪声特性的随机声学法分析

为分析某款汽车高速行驶时车内气动噪声特性,采用流体力学(CFD)软件与专业声学仿真软件进行联合仿真,并进行了实车道路试验。通过分离涡模拟(DES)方法,计算车外涡流场,得到车身表面脉动压力,并将其视为随机载荷,利用随机声学法计算车内声场。结果表明:气动噪声为宽频噪声,主要能量集中在2500 Hz以下,且无明显主频率,噪声频谱变化趋势与脉动压力频谱变化趋势基本一致。随机声学法较好地模拟了脉动压力能量向车内的传播过程,且捕捉了湍流场相互叠加所致的声压级波动。     

高速列车头车气动噪声的控制方法研究

提出了高速列车头车远场气动噪声的改进方案,并进行了仿真研究。首先完成了9组不同车头形状的全尺寸头车模型和流场流域的创建,并通过k-ε湍流模型计算稳态流场;其次在稳态流场的基础上,采用宽频带噪声模型计算了头车表面的气动噪声源;利用大涡模拟(LES)方法计算瞬态流场,进而获取车身外表面的压力;再基于瞬态流场,采用Lighthill声比拟理论研究了头车的远场气动噪声的计算。最后,将不同形状头车的气动噪声的仿真分析结果相对比,验证改进方法的可行性。这里的研究,将对高速列车噪声的有效控制提供一定的技术支持,有着较重要的科学意义和实际研究价值。     

离心通风机气动噪声数值研究的现状与分析

归纳与分析了离心通风机气动噪声数值研究的现状,对涡声理论在宽频噪声研究中的可行性进行了探讨,并指出了目前离心通风机气动噪声数值研究所面临的主要问题.可为离心通风机气动噪声产生机理和数值预测的研究提供参考.     

发动机冷却风扇总成气动噪声数值预测

以发动机冷却风扇总成为研究对象,采用CFD和CAA分步耦合方法进行气动噪声预测。考虑风架对流场的影响,通过大涡模拟(LES)进行瞬态计算捕获风扇表面压力脉动。考虑风架护风圈对声传播的影响,建立声学边界元模型(BEM),对冷却风扇总成气动噪声进行三维声场预测与声压频谱分析。最后进行噪声试验,结果表明发动机冷却风扇总成气动噪声数值预测准确,可为低噪声设计提供参考。     

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。     

气动弹片对翼型气动及噪声特性的影响

在NACA0018翼型吸力面布置固定气动弹片后,比较了原始翼型和弹片翼型的气动性能及噪声特性。采用数值模拟方法,在6°～24°范围内计算攻角气动弹片对翼型气动性能及噪声特性的影响,并分析了其流动控制机理。结果表明：气动弹片在大攻角下的效果较好,升力系数可提高37.11%,且可减缓流动分离向前缘发展,提高气流下洗能力;攻角较大时,气动弹片可以减小翼型在接收点处的噪声总声压级的4.23%,且翼型噪声总声压级在指向性分布上呈现偶极子特性。     

煤矿通风机气动噪声的分布特性研究

以矿用两级轴流式局部通风机为例,建立了通风机各部分的三维几何模型,通过非结构化网格划分将每个部分进行相应的划分,并对通风机气动噪声的产生原因进行原理上的分析,最后对通风机各部分进行气动噪声的声功率定性分析.     

虚拟激励法的汽车气动噪声研究

采用分离涡模拟(DES)方法对车外流场进行瞬态计算得到车身表面脉动压力,将虚拟激励法应用于求解汽车内部的气动噪声场,利用声振耦合法得到车内场点的声压级频谱。对不同车速不同位置的噪声特性进行了对比分析和道路实验验证。结果表明:汽车气动噪声为宽频谱,在某一特征频率处达到峰值后呈指数型下降;噪声截止频率和峰值频率随着车速的提高向高频移动;声压级大小与脉动压力强度以及辐射面积有关;将虚拟激励法应用于气动噪声求解是可行的。     

基于混合方法的轨道交通牵引电机离心风扇的气动及噪声性能计算

作为轨道车辆的主要动力来源,牵引电机在高转速下会产生很大的气动噪声.为改进电机的气动性能并降低气动噪声,本文采用基于CFD仿真与声比拟的混合方法计算某牵引电机内部流场及气流产生的噪声,取得三个转速下的气动性能.同时,本文对电机内部流场及气动噪声来源进行了分析和展示.最后,本文提出了对风扇和流道设计的改进措施,以提升流动效率和降低气动噪声.     

阀门流场的数值模拟及流噪声的实验研究

采用非结构、非交错网格的有限体积法求解用二方程模型封闭的雷诺平均N S方程组 ,对水管路系统中 3种常见阀门的三维分离流动进行数值模拟。模拟结果表明 ,随着蝶阀、闸阀和球阀开度的减小 ,流体在蝶阀背面、球阀阀门内外分别形成两个方向相反的漩涡 ,闸阀的漩涡出现在挡板与管道的壁角处 ,并且漩涡在阀门下游逐渐消失。同时实验表明 ,阀门下游的流噪声大于阀门上游的流噪声 ,涡声是阀门噪声的主要来源     

大涡模拟在轴流风扇气动噪声仿真中的应用

随着高集成、大功率电子设备的应用越来越广泛,随之而来的气动噪声问题越来越受到人们的重视,对其主要气动噪声来源—风扇的研究也越来越深入。伴随着仿真计算方法以及计算机技术的发展,数值仿真已经成为气动噪声仿真、预测、降噪的新手段。在总结了前人在气动噪声仿真中的相关手段方法后、采用流体力学计算软件Fluent和LES大涡模型对轴流风扇气动噪声进行了数值模拟,分析了轴流风扇气动噪声产生机理,验证了仿真方法的正确性,结果表明LES湍流模型能够准确预测气动噪声,满足工程应用要求。     

飞机起落架气动噪声的数值计算改进方法

在飞机着陆过程中,起落架已成为飞机的主要噪声源。因此,对起落架气动噪声进行研究,并建立其数值计算方法是从总体上降低飞机噪声的主要途径之一。在已提出的基于试验数据的飞机起落架气动噪声数值计算方法基础上,提出一类改进方法。该方法除保持原有方法计算效率高、指向性计算正确的优点外,还进行了如下改进:首先,通过对小部件进行建模,实现了高频噪声的计算。其次,建立了起落架气动噪声散射模型,并对机轮与声源距离,机轮与接收点距离以及机轮直径对散射系数的影响进行了详细分析。最终通过对波音737主起落架全尺寸简化模型气动噪声进行计算,并与试验结果进行对比验证了该方法的正确性。     

基于流场的气动换向阀流量特性研究

根据可压缩流N-S方程,利用Spalart-Allmaras(简称S-A)湍流模式和有限体积法,并采用四面体非结构网格,对不同阀口开度和接口管径的换向阀进行数值模拟,计算结果与试验吻合较好。通过对流场结构的分析表明,改变阀口开度,可以提高阀的音速流导和临界压力比的值;给出不同接口管径对流量特性的影响;分析得出换向阀流道结构参数的设计方法。研究结果对设计低能耗的气动换向阀具有指导意义。     

离心式筒形风机气动性能及噪声特性试验研究

本文对某型筒形风机气动性能及噪声进行了详细的试验研究,结果表明:筒形风机气动性能曲线平坦,高效区宽,无"驼峰",在变工况下运行时不会发生"喘振"现象;比A声级曲线平坦,且比A声级噪声随运行转速升高而略有下降的趋势。     

基于流场的气动汇流板流场特性研究

根据可压缩流N-S方程,利用Spalart-Allmaras简称S-A）湍流模式和有限体积法,并采用四面体非结构网格,对单输入多输出的气动汇流板进行数值模拟。通过对汇流板出流口在不同压力条件下的流速分布特性分析表明,出流口的流速分布与入流口与其距离的大小有关,以及出流口流速受相邻出流口压力影响。文章研究为气动同步控制和汇流板的改进设计提供了理论依据。     

高速列车气动噪声及影响

以Lighthill声类比理论为基础,采用计算流体力学的方法得出列车高速运行时车体表面的偶极子声源分布数据,在此基础上采用边界元法求解得到高速列车通过时周边气动噪声的分布情况,对铁路沿线气动噪声的分布规律进行探讨,得出偶极子声源的辐射规律,并分析声屏障对铁路边界气动噪声传播规律的影响及其对沿线噪声的抑制作用。     

煤矿通风机气动噪声的数值预测研究

为解决通风机气动噪声严重影响其通风效率和增大能耗的问题,以NACA65-010对旋式局部通风机为例建立模型,着重对通风机芯部、叶轮、叶片及机壳的气动噪声声功率分布特性进行仿真分析,为后续设计通风机气动噪声的降噪、消音及隔声等措施奠定基础,进而为进一步改进通风机结构提供依据.     

淹没两相射流过程噪声特性数值模拟

船舶液舱吹除排水是淹没两相射流过程,由于直接向舷外排气,会产生较高的射流噪声,难以通过一般的减振隔振措施进行抑制。深入分析船舶通海系统淹没两相射流过程的噪声特性,有助于控制淹没射流噪声,提高舰船的战斗力和生命力,具有重大的军事意义。本文借助FLUENT仿真软件,采用大涡模拟和FW-H方程对淹没两相射流过程的射流流场和噪声,进行了流场分析和噪声定量计算。计算结果表明,淹没两相射流过程噪声主要受吹除压力和背压的压差影响,压差越大,射流噪声越大;液舱排空后,直接喷射排气产生的射流噪声显著升高;频谱图呈现低频特性,频率主要分布在1 500 Hz以内。