凹坑直径变化对仿生离心泵宽频噪声的影响

为了降低离心泵的宽频噪声,减少其对离心泵运行的影响,采用数值计算方法,提出并试验了一种在叶片表面布置凹坑,并使凹坑参数在流向上变化的离心泵仿生降噪方法.在此基础上提出一种针对宽频噪声的指标公式,采用正交设计方法优化变量来减少设计维度,并使用均匀设计法证实了该降噪方法的可行性,最终获得了降噪效果较好的样本.研究表明,在对外特性几乎无影响的条件下,文中方法显著降低了离心泵宽频流动噪声.模拟结果还显示,不同样本的定常流动图像无可见区别,据此推测凹坑结构的降噪效果与微观或非定常的流动现象有关.研究结果对于推动凹坑形仿生结构对离心泵宽频降噪的研究提供了一定的帮助.

航空发动机风扇宽频噪声预测技术发展研究

综述了风扇宽频噪声预测技术在航空发动机噪声控制领域的研究进展和应用,包括经验模型、分析模型、计算气动声学和机器学习等方法。对这些方法的发展现状进行了回顾,并对国内外情况进行了对比分析。研究发现,不同的预测模型适用于不同阶段的设计过程,如经验模型适用于概念设计阶段,分析模型适用于通流设计阶段,计算气动声学适用于详细设计阶段。此外,基于机器学习的风扇尾迹湍流预测是一个重要的研究方向,提高训练效率和预测精度将显著提升机器学习的适用性。最后,对风扇宽频噪声预测方法进行了简要总结和展望。

轴流叶轮尾涡脱落宽频噪声计算模型研究

对低速轴流风机尾涡宽频噪声的计算模型进行研究,提出了叶片尾涡脱落噪声声功率与掠向角余弦值的五次方成正比的结论,基于高斯分布函数建立尾涡宽频脱落噪声频谱的计算方法,并对以上结论和计算方法进行了实验验证。

基于参考信号方法的叶轮机械宽频噪声试验研究

航空发动机降噪研究迫切需要1种叶轮机械宽频噪声测量方法。通过在单级轴流风扇进口段布置的4圈环形麦克风阵列对管道内宽频噪声进行了测量,每圈阵列由8个环壁面布置的传声器组成。在40%~100%设计转速下,利用互相关方法对管道内宽频噪声进行了试验研究。结果表明:在相同转速不同工况下的噪声结果差别很小。该方法能准确地对管道内模态波进行分解,并分辨出顺流和逆流传播的模态波,进一步证实了互相关方法在管道宽频噪声测量方面有很好的鲁棒性。

波浪形前缘降低后掠叶片宽频噪声实验研究

为了研究波浪形前缘对后掠叶片湍流干涉噪声的影响,通过放置于叶片上游的倾斜圆柱产生尾迹,圆柱尾迹为各向异性的湍流,之后湍流与叶片相互干涉产生干涉噪声。实验采用的叶型后掠角度为30°,截面为NACA0012翼型。在气流来流速度v分别为30,40,60,70m/s的情况下(基于叶片弦长的雷诺数为3×105~7×105),使用31个麦克风线阵列测量了基准后掠叶片与波浪形前缘叶片对应的叶片湍流干涉噪声。采用Clean-SC算法处理数据,得到不同幅值与波长下后掠叶片前缘噪声信息。实验结果表明,波浪形前缘幅值与波长对总声压级降噪量均有影响,使用最大幅值和最小波长的波浪形前缘降噪效果最好;不同气流速度下,采用相同的波浪形前缘,使用斯特劳哈尔数表征的噪声频谱图变化规律相似。

风扇三维设计阶段宽频噪声快速评估方法及运用

针对风扇三维设计阶段,本文开发了一种快速宽频噪声预测方法,用于预测风扇的转/静干涉宽频噪声水平。该方法目的在于可以在风扇三维设计阶段中,对风扇的气动性能进行计算后,快速地得到风扇的宽频噪声频谱与特性。本文的风扇三维阶段宽频噪声模型是基于定常雷诺平均方程(RANS)的半解析模型,该模型通过定常计算流体力学(CFD)方法提取声源上游叶片尾迹湍流信息,进而与解析模型耦合,从而实现快速预测出风扇宽频噪声水平。首先,对文中的快速宽频噪声预测模型进行了介绍;然后,通过1台环形叶栅声学试验平台的试验数据对该模型的解析部分进行了考核;最后,利用快速宽频噪声预测模型分别对1台单级轴流风扇和1台双级轴流风扇开展了气动性能与声学性能的预测评估工作。结果显示,声源来流的湍流分布形式与上游叶片二次流有直接关系。另外,当风扇的实际工作状态点远离设计点时,宽频噪声水平会明显增加。

风扇管道宽频噪声的声功率和远场指向性研究

针对风扇管道宽频噪声,利用两传声器模态分解方法对风扇宽频噪声模态分解、声功率测量以及远场辐射特性进行了研究,与需要较多数量的传声器阵列测量方法相比,这种优势在高频管道宽频噪声测量上尤为突出。本文针对该方法的有效性和准确性进行了数值研究,并基于轴流风扇试验台实验验证了该方法的精确性。该方法预测出的声功率与理论值完全吻合。风扇噪声实验结果表明两传声器方法在声功率方面有较高的准确性,最大误差为3 dB,其预测的远程辐射指向性在20°~60°范围内能较为准确地捕捉风扇进口端远场噪声辐射特征,但需要指出的是其预测精度对传声器间距非常敏感,小间距麦克风测量的相关性特征更加稳定,促使其预测精度比间距更大的结果更高。

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。

轴流风扇宽频噪声声功率实验研究

航空发动机降噪研究迫切需要一种叶轮机械管道内宽频噪声测量方法来指导降噪设计。为了研究管道内宽频噪声,利用沿管道内壁面布置的环形麦克风阵列对单级轴流风扇进行了噪声测量,通过测量信号与参考信号互相关以及奇异值分解(SVD)方法成功地得到管道内宽频噪声结果。结果表明:该方法不仅可以计算出管道内主要单音,而且可以计算宽广频率范围内的宽频噪声;并能有效分辨出管道内向前和向后传播的声功率。宽频噪声结果证实该方法可以应用到高背景噪声和硬壁反射下的管道内声场研究。

基于旋转轴向阵列的风扇宽频噪声实验

航空发动机降噪研究迫切需要一种叶轮机械管道内宽频噪声测量方法来指导降噪设计。本文通过对阵列测量的声压信号进行互相关分析,得到管道内顺流和逆流传播的模态声功率结果。安装在风扇实验台进口段的传声器阵列由2排周向间隔180°的轴向阵列组成,每排阵列有14个等间距的传声器。阵列安装在可周向旋转的测量段上,实验中测量段每隔6°旋转一次,共获得840个测点位置的声场信号。结果表明入射波与反射波最大可相差10dB。模态分解结果表明,转静干涉模态是转子通过频率及其谐频处的主导模态。利用不同参考信号计算出的声场结果相同,说明该实验测试方法对参考信号位置没有特殊要求,进一步说明该方法有很好的适用性。

风扇湍流宽频噪声特性的数值计算分析

基于Gliebe发展的风扇自噪声经验预测模型与Mugridge-Morfey发展的湍流-叶片干涉噪声分析预测模型,以GE公司R4风扇为研究对象,详细分析了风扇自噪声与转子尾迹湍流-出口导叶干涉宽频噪声（湍流干涉噪声）的特性.研究了不同的风扇设计参数和湍流参数对风扇自噪声与湍流干涉噪声的影响.计算结果表明：湍流干涉噪声对风扇宽频噪声起着主要作用,湍流干涉噪声比转子自噪声大约6-10dB,比出口导叶自噪声大约20dB.此外,出口导叶来流速度对湍流干涉噪声的影响最大,来流速度增大15%时,声功率可增大4dB左右.湍流强度对湍流干涉噪声影响较大,当湍流强度增加30%时,声功率增大约1.5dB.

沙漠区宽频高能噪声对地震记录的影响

在沙特阿拉伯沙漠地区地震勘探采集中主要采用可控震源作为激发震源,在单炮记录的频谱中,可发现一些呈线性分布的高能宽频噪声,在频谱图上表现为亮条,在各个单炮记录之间随机出现,但在连续两张单炮记录的同一道上很少同时出现。本文通过对地震记录上的高能宽频噪声进行研究后认为:①高能宽频噪声频率随时间呈线性衰减变化,记录初始阶段起始频率一般为30～60Hz,终了频率为10～40Hz,起始频率和终了频率差约为20Hz,与记录长度时间内参考信号的频率变化差相同;②脉冲的能量级为102,噪声的能量级为10-3;③噪声产生的时间基本集中在14时至22时之间,发生噪声的位置集中在沙丘起伏地区的迎风坡和坡底;④高能宽频噪声是由静电释放瞬间产生的干扰形成的。文中还提出了一些防范措施来尽量避免高能宽频噪声对生产的影响。

基于组合传声器阵列方法的风扇宽频噪声

针对叶轮机械管道内宽频噪声模态分解以及声功率测量,基于组合传声器阵列方法对风扇管道宽频噪声进行了研究。与当前的成熟测量方法相比,该方法最大的优势是所需声压测点的个数大大减少,仅需要安装由单独一圈传声器和一排轴向传声器组成的麦克风阵列,这种优势在中高频管道宽频噪声测量上尤为突出。针对该方法的有效性和准确性进行了数值研究,并首次试验验证了该方法的精确性。在数值模拟中,人工模拟的声场是由几圈不相干的单极子声源激发产生的,模拟结果表明宽频噪声模态相干特性严重依赖于单极子声源的个数以及其紧凑性。当频率段内的管道模态近似完全不相干时,该方法可以准确地计算出入射声波的宽频噪声声功率,最大误差小于3dB。在风扇管道宽频噪声声功率计算方面,该方法与现有的成熟方法符合得很好,在入射声波的估计上,最大误差小于1dB,而在反射声波的测量上最大误差小于3dB。

前缘下垂远场低频宽频噪声特性

为了研究前缘下垂远场噪声特性,在北京航空航天大学D5风洞内开展前缘下垂增升构型远场噪声特性试验研究,并利用计算流体力学的方法补充提供增升构型附近流场信息。增升构型模型为前缘下垂搭配后缘襟翼,为了消除襟翼噪声干扰,后缘襟翼收起。研究表明,前缘下垂增升构型远场噪声频谱以宽频噪声为主。随着来流速度的增加,宽频幅值逐渐增加。其中,低频(200~400Hz)宽频噪声幅值经过马赫数5次方归一化后吻合良好。随着迎角的增加,中高频宽频幅值变化不大,但是,低频宽频噪声幅值变化明显,先降低再增加。通过分析在不同迎角下,有效迎风面积、压力面DSM Dyneema布变形以及两者共同对远场噪声幅值的影响,发现远场低频宽频噪声幅值变化规律与模型附近流场变化有关。

湍流参数对风扇宽频噪声预测影响

对于现代先进涡扇发动机,占比越来越大的风扇/压气机宽频噪声成为亟需解决的问题。基于三维风扇声源模型,开展了湍流输入参数对宽频噪声预测影响的研究。结果表明:后传声功率级比前传声功率级普遍高5 dB左右;当湍流参数增大时,也会较大幅度改变前传和后传的声功率级,但对频谱形状影响较小;声功率级随湍流积分尺度增大而减小,随背景湍流速度、中心线湍流速度、湍流宽度增大而增大,其中背景湍流速度对宽频噪声影响最大。发现湍流参数通过作用于上洗速度谱来影响宽频噪声预测结果。

一种基于平均流场的翼型尾缘宽频噪声预测方法

发展了一种基于平均流场的翼型尾缘宽频噪声预测方法.可压缩Navier-Stokes方程被重组为能描述气动噪声产生和传播的形式,包括准确描述声传播的线性算子和雷诺应力构成的声源项.为减少计算时间和避免格林函数空间奇异性,采用伴随格林函数方法求解格林函数;同时采用基于平均流场的声源模化方法生成声源项.为了验证该方法,预测了NACA0012翼型尾缘宽频噪声,其中平均流场使用OpenFOAM计算,格林函数采用均匀流动下半无限大平板近似.预测结果表明:对于不同来流速度和攻角,该方法不仅能准确预测噪声幅值及峰值频率,而且噪声频谱也都在实验结果的误差范围之内(±3dB),证明了该预测方法的精度和适用性.

锤片式秸秆加工机械噪声研究

农作物秸秆经过揉丝、粉碎、铡切等加工处理后可以作为饲料、肥料、工业原料或燃料等使用。对秸秆进行多种加工的锤片式秸秆加工机械普遍存在振动与噪声大的问题,制约了该类机械向高品质方向发展。文章总结了锤片式秸秆加工机械噪声特点,即该类机械工作时同时存在气动噪声与振动噪声,其中气动噪声主要由锤片式转子旋转扰动内部流场产生的离散噪声以及流场中涡流和边界层的吸附与分离产生的宽频噪声组成;振动噪声主要由不平衡转子传递到机壳或机架产生的离散噪声以及机器内部秸秆物料与锤片、物料与机壳、物料与物料间的碰撞产生的随机宽频噪声组成。基于噪声基础理论与方法研究现状,综述了锤片式秸秆加工机械气动与振动噪声、内流场特性、结构动态特性、锤片等零部件磨损后对振动及噪声影响以及结构声优化设计方面的研究现状。在此基础上,对该类机械噪声的研究进行总结与展望,为锤片式秸秆加工机械降噪及减振设计提供参考与借鉴。

SZ110VF双螺杆空压机流场噪声分析

以SZ110VF双螺杆空压机为研究对象,介绍一种双螺杆空压机流场噪声分析方法.UG软件利用空压机材料特征、流场特点等参数构建出空压机流场三维模型,通过适当转换后,将模型导入FLUENT软件内,将模型划分出大量网格,之后以此为基础,分别对空压机宽频噪声分布情况及声功率级分布的影响因素进行分析,寻找出空压机流场噪声最小的方案,即齿顶间隙为0.2 mm,双螺杆中心距为81.2 mm,且双螺杆转速处于相对较低的水平.

新能源汽车空调风管噪声分析

该文针对新能源汽车空调风管噪声问题,对空调风管内不同工况下的气体流量进行分析,发现噪声是风管内气流变化导致的,对比两个工况下风管内流速、湍动能及压力分布,发现噪声源主要分布在管道横截面积骤变处,由宽频噪声源模型进行试验计算发现,气流越大,噪声声压级越大,最大值﹥70 dB(A)。

基于数值模型的气动噪声预测计算方法研究

本文介绍了气动噪声预测的计算方法及相应的数值仿真模型,其中包括计算气动声学方法(Computational Aero-Acousti)、莱特希尔声类比方法(Lighthill’s Acoustic Analogy)以及混合计算方法。气动噪声预测的关键点在于选择合适的计算方法。本文详细介绍了这些方法的原理和适用范围,特别对ANSYS Fluent中的四种噪声算法进行分析。在具体的算法介绍中,详细探讨了FW-H声学比拟法和宽频噪声声源模型。FW-H声学比拟法通过结合CFD方法和声学类比理论,能够精确预测气动噪声的辐射特性,适用于解决飞行器绕流引起的远场气动噪声分析。通过结合数值模拟和声学理论,宽频噪声声源模型能够提供更精确、更灵活的噪声预测方法。尤其适用于分析流体场壁面的噪声强度分布。论文详细介绍了这些模型的原理、实现方法以及在ANSYS Fluent中的应用,为噪声场的计算与优化提供了思路与指导。