声学风洞中的高速列车模型气动噪声试验研究

研究借助气动-声学风洞试验平台,首先针对某高速列车的1：8缩尺比例的三车编组模型建立了气动噪声试验方法和突显不同的噪声源的模型处理方法,并结合流场外自由场传声器和传声器阵列的测量结果,分析了模型上的主要噪声源特性及对整个模型的贡献量大小。研究表明：转向架和受电弓噪声是模型的最主要噪声源,其次是车连接部位间隙,再次是鼻尖和排障器,最后是尾车,同时,并给出了这些噪声源的特性,这对于认识高速列车气动噪声和改善设计有重要的参考价值。研究也说明所提出的试验研究方法是一种研究高速列车气动噪声较为有效地方法。     

导流罩对受电弓气动噪声影响的风洞试验研究

受电弓是高速列车顶部最主要的气动噪声源,合理的导流罩设计是降低受电弓气动噪声的重要方法。通过声学风洞试验的方法,研究缩比模型导流罩对高速列车受电弓气动噪声的影响,采用远场麦克风及声阵列,给出了风速范围为200～250 km·h~(-1)时的升弓、降弓状态下,受电弓和加装导流罩的远场气动噪声频谱、主要噪声源位置、强度和对应频带范围。研究表明,受电弓气动噪声为宽频带噪声,中频噪声源位于受电弓区域后部近车体位置,中高频、高频噪声源对应弓头和支座区域;升弓状态下,导流罩增大了弓头区域的气动噪声能量,在降弓状态下,导流罩减小了弓头和支座的噪声水平。     

风力机叶片气动噪声风洞试验及数值计算

风力机叶片在运行时会产生明显的气动噪声。采用声学风洞开展NACA0012翼型气动噪声试验,获得不同风速下的气动噪声特征。建立基于大涡模拟的数值计算模型,进行升阻力系数对比验证和网格无关性分析。根据流场模拟结果和FW-H方程计算攻角为5°时风速10、15、20 m/s的叶片声压级,计算结果和声学风洞实测的声压级频谱整体趋势较吻合。进一步地,通过数值模拟对比研究不同叶片尺寸对流场和气动噪声的影响。根据不同风速下非定常流场的涡量云图,叶片流动分离点随风速增加而后移,旋涡尺度逐渐变小;同风速下,大尺寸叶片的分离涡更大一些,且涡核间距较大。根据数值模拟得到的不同尺寸叶片的声压级频谱图,叶片尺寸增大导致各频率声压级均有不同程度的提升,且频谱图中的声压级峰值向更低频移动。研究成果对于叶片气动噪声分析和声环境评估具有借鉴意义。     

车用交流发电机气动噪声试验研究

针对某型汽车交流发电机在高速段（6 000 r/min以上）噪声源以及各主要阶次对总噪声的贡献量问题,对交流发电机进行噪声测试分析。通过阶次分析得出气动噪声的频率特性,采用交流发电机有无前、后扇叶分别单独运转等试验方法确定各阶次噪声的具体来源以及前后扇叶对主要单阶次贡献量的大小。得到前后扇叶为该型交流发电机的气动噪声声源,第6、8、10、12、18等阶次为该型交流发电机的主要气动噪声成分;前扇叶对12、18阶次噪声贡献明显比后扇叶大,后扇叶对6、8、10阶次噪声的贡献较前扇叶大。该方法对汽车交流发电机的气动性能和高转速下噪声的改进提供一种切实可行的依据。     

某型飞机主起落架结构件气动噪声特性研究

对某型飞机主起落架结构件的气动噪声特性进行了声学风洞试验和数值仿真分析。在声学风洞中,借助麦克风测量获得不同来流速度下噪声频谱特性。采用分离涡方法仿真模拟起落架周围非定常湍流流场,通过涡声理论计算声源的强度和位置,利用FW-H方程积分外推法求解声场,分析噪声的频谱特性、远场指向特性及其产生的机制。结果表明：起落架结构件噪声频谱特性仿真结果与试验结果在低频和中频段吻合较好;起落架结构件噪声呈现宽频噪声的特性;频谱曲线以及频谱中优势频率均随着来流速度的增加而增大;仿真曲线中的能量峰值分别对应于缓冲器与支柱、缓冲器与摇臂的干扰噪声;形成此噪声源的压力脉动位于缓冲器下部表面区域;缓冲器和摇臂是总噪声的主要贡献源,支柱对总噪声的贡献量最小;噪声辐射呈现非对称的指向特性。     

扫路车专用风机气动噪声数值仿真研究

以某型号扫路车专用风机气动噪声特性为研究对象,运用Lighthill声比拟理论和计算流体动力学技术对扫路车专用风机的非定常流场和气动声场进行数值研究,获得专用风机声功率级分布和气动噪声频谱特性。计算结果表明:扫路车专用风机的噪声源主要分布在叶片的吸力面和蜗舌区域;扫路车专用风机的噪声主要为低频噪声,吸力面的压力脉动是低频噪声的主要来源,离散噪声在气动噪声中所占的比重较大;叶片及蜗舌的设计是扫路车专用风机气动降噪需重点考虑的因素。     

气动凿岩机噪声声源的分析

对气动凿岩机产生的噪声声源进行了全面的分析研究，介绍了各声源的特性及测试方法。将气动凿岩机的冲击噪声和回转噪声作为一种主要噪声声源。为气动凿岩机噪声治理提供了依据。     

超高输电铁塔的气动噪声特性研究

超高输电铁塔在保障居民日常生活和工业生产中起到了重要作用,由于极高的高度,其在风荷载作用下产生的气动噪声问题不容忽视。本文针对超高输电铁塔气动噪声扰民的问题,建立了其计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)计算模型,采用标准k-ε湍流方程进行稳态初场的计算,并在此基础上采用大涡模拟方法与声类比方法进行瞬态流场计算及气动噪声计算,分析流场的流动特性及气动噪声特性。结果表明,4根主纵梁以及电梯井的左右两侧具有强烈的压力脉动,是主要的气动噪声源,其最大值出现在电梯井顶端区域;各虚拟测点的总声压级沿高度先增加后减小,总声压级沿高度的变化由风速与输电铁塔自身结构尺度参数共同控制;通过声成像测量方法确定了声源的在塔身中部以上、横担以下的位置,验证了仿真结果的正确性;声压级与风速的峰值出现的时刻基本吻合,输电铁塔风致噪声与风速存在着强相关性。本文的研究结论对于超高输电塔气动噪声特性的研究和输电塔的降噪设计具有指导意义。     

汽车外表面气动噪声特性分析

以荣威750为研究对象,通过声学风洞实验手段对车辆后视镜表面、侧窗表面及其附近流场,以及外场的气动噪声特性进行测试分析;在对数值计算结果验证分析之后,通过数值计算手段以流场脉动压力标准差为评价指标并结合速度场特征,分析车辆表面的压力脉动特性及其产生的原因,在此基础上对车辆表面的噪声大小和分布以及频率特性进行计算分析。研究表明车辆的气动噪声主要能量集中在中低频,频带较宽,不同部位特性差异较大;表面压力脉动是表面气动噪声产生的根本原因,压力脉动大的地方气动噪声亦大;气动噪声大的位置是发生气流分离,湍流运动比较剧烈的区域。就该款车而言,气动噪声主要出现在汽车头部上方、前后挡风玻璃边沿、车顶、A柱、侧窗、后视镜以及车尾和轮胎部分位置处。     

气动噪声数值计算方法的比较与应用

当前气动噪声问题已日趋普遍和突出。虽然自Lighthill开创气动声学已有半个多世纪,但是由于气动声学方程的复杂性,因此在很长一段时间内都无法实现气动噪声的准确计算。计算流体力学和声学计算方法的成熟,数值计算正在成为解决气动噪声问题的主要工具。从气动声学基本理论出发,对现有的三种气动噪声数值计算方法进行介绍,分析这三种方法的适用性,并通过应用实例说明它们各自的求解过程和优缺点。由此可对气动噪声的预测提供一定的参考依据。     

轿车风噪声及其测量

本文介绍了轿车风噪声的形成及其重要的影响因素,以及轿车风噪声的测量方法。     

声学聚焦镜测量汽车车外风噪声分布

本文介绍了声学聚焦镜在整车风洞内汽车车外风噪声测量中的应用。声学聚焦镜能以较高的精度测量不同风速下的车外噪声分布 ,辩识主要噪声源区。本文还介绍了风洞内气流对声学聚焦镜空间分辨率及增益的影响。     

整车环境下汽车空调系统气动噪声分析

针对汽车空调(Heating,Ventilation,and Air-Conditioning,HVAC)存在噪声过大导致舒适性较差的问题,通过试验为主、数值仿真为辅的方法对整车环境下空调系统气动噪声进行了研究。研究发现,空调系统产生的气动噪声呈宽频噪声特性。整车环境下空调系统辐射出来的噪声量级比自由场环境高11.7 d B(A),声压级较大的频带更宽,呈现出明显的混响场特征。在空调风机转速为7档、内循环工况时,测点C处的总声压级高达67.9 d B(A),超过企业内部标准要求1.9 d B(A)。风机是主要噪声源,应在后期降噪中加以控制。由于乘员的阻挡和衣物的吸声,乘员舱空间缩小,坐有乘员时相同测点的总声压级小1.5 d B(A),在125 Hz以上各频率段的声压级均有不同程度的降低。文中研究可为明确空调系统在乘员舱的声辐射特性和空调系统噪声控制提供参考。     

The theoretical modelling of aerodynamic noise

This paper is a review of the present state of understanding of aerodynamically generated noise. Based on an invited lecture given at the Sixth Canadian Congress of Applied Mechanics, Vancouver, May–June 1977, and at the Indian Academy of Science, Bangalore, July 1977     

汽车车门密封结构的传声实验研究

汽车高速行驶时气流导致的车身内外压差和密封件局部压力变化,会使车门密封传声加剧,目前针对车门密封传声的相关研究较少.通过小型气动-声学风洞实验测试手段,参考汽车实车门结构密封和气动力作用特点,建立门单道密封和门板四周密封结构实验研究环境和试验件,研究其密封结构的传声特性.研究表明:竖向和横向密封对门板中高频传声影响较大...     

输电塔气动力系数和气动导纳风洞试验研究

输电塔结构的非定常抖振力与来流风速之间存在复杂的非线性关系,基于风洞试验得到的某1 000 k V格构式直线输电塔弹性模型的基底力以及参考高度处同步采集的风速时程,采用线性和高斯两种近似假定计算了非定常气动力系数并与试验值进行了比较;提出了包含结构气动阻尼效应在内的总气动导纳的概念,通过基底脉动力谱和来流脉动风速谱的比值对总气动导纳函数进行识别,并用基于频域相干函数对导纳函数的线性部分进行了估计。结果发现,风偏角线性近似所计算静气动力系数的偏差较高斯近似小;由于气动抖振力非定常性质明显,不考虑总气动导纳函数将高估输电塔模型的抖振响应;脉动风力与脉动风速间有较强的非线性关系,用线性导纳函数计算的抖振力谱将低估脉动风分量的影响。     

风屏障对高架桥上列车气动特性影响机理分析

基于同步测压技术,以京沪高速铁路典型高架桥和CRH2列车为背景,研究风屏障对典型车桥组合状态下列车的风压分布和各面气动力分布特征的影响,以分析风屏障的气动影响机理,并从流体力学角度进行解释。研究结果表明:风屏障对上游列车气动特性影响较大,下游列车由于处于尾流中,受之影响较小;设置风屏障后,上游列车由于迎风面风压由正变负,使得该面的侧力与背风面相反,故使总体侧力减小,车顶平均风压显著减小,使得车顶升力约增大50%,背风面和车底风压变化较小;风屏障透风率及高度取值需根据具体环境进行优化,并需注意防风效果并不与减小平均风速等同。