自通风永磁同步电机的气动噪声优化

为准确预测和优化自通风永磁同步电机(SVPMSM)高转速下的气动噪声特性,采用计算流体力学与Lighthill声类比相结合的方法对电机气动噪声进行了仿真计算,其中,采用RNG k-ε模型和大涡模拟对电机内流场进行仿真计算,在此基础上利用Lighthill声类比法进行声学求解,并通过试验进行验证。建立无风道的简化模型研究了风扇不同结构参数对气动噪声的影响,利用整机仿真模型研究了风道膨胀腔结构对气动噪声的影响。研究结果表明,电机在4250 r/min转速下整机仿真计算的气动噪声声功率级与试验值的差距为0.6 dB(A),表明仿真模型能够有效预测电机气动噪声。电机优化研究发现,风扇内半径大小和叶片弯曲弧度的变化对风扇流场结果影响较小,因而气动噪声相差不大;相比于叶片数量较少、叶片不等距排布,叶片数量较多、叶片等距排布时有更好的声学特性;在电机风道中加入膨胀腔对电机噪声的低频有较好的降噪效果,加入长度为94.4 mm的膨胀腔比长度为134.4 mm的膨胀腔有更低的声功率级,同时,风道内设置两个膨胀腔比只设置一个膨胀腔有更好的降噪效果。

分流叶片非谐对离心压气机叶轮气动噪声特性的影响研究

为探讨非谐设计在分流叶片离心叶轮上的可行性及气动降噪程度,以离心压气机叶轮为研究对象,采用全流道非定常数值模拟和FW-H气动噪声模型,对比分析了4种分流叶片非谐叶轮和原始均匀叶轮的气动噪声特性,通过叶片表面压力脉动频谱特性和湍动能分布揭示了非谐设计对气动噪声的影响机理。结果表明:分流叶片周向角非谐设计在保证气动性能的同时,可以降低离散单音噪声;在采用的对比方案中,叶轮A1降噪效果最为明显,在第1、2和3阶处叶片通过频率的声谱密度分别下降43百分点、44百分点和50百分点,对应的压力脉动幅值分别下降25百分点、25百分点和30百分点,同时宽频噪声水平相比原始均匀叶轮明显增加。

自通风直冷风力发电机气动噪声仿真与试验研究

为研究自通风直冷风力发电机的气动噪声及其频谱分布特性,采用混合计算气动声学法对自通风直冷风力发电机气动噪声进行仿真,并对电机额定转速下的流量、噪声声压级和1/3倍频谱进行了测试。通过仿真与试验对比,流量仿真误差为4.25%,噪声平均声压级仿真误差为2.4 dB(A),验证了仿真方法的可靠性。对电机噪声1/3倍频带频谱分布特性进行了分析,指出了降噪方向。

小尺寸切开式尾缘锯齿对翼型气动噪声的影响

研究小尺寸切开式尾缘锯齿对翼型气动噪声的影响,并分析齿高与尾缘边界层厚度之间的关系对降噪效果的影响.以NACA0012翼型为研究对象,采用混合计算气动声学方法进行仿真.在20 m/s风速下对NACA0012翼型进行噪声实验,验证仿真方法的准确性.通过控制齿高和齿宽研究不同形状尾缘锯齿分别在0°和10°攻角下对翼型气动噪声的影响.研究结果表明,尾缘锯齿的降噪效果与齿高和齿宽均成正比.0°攻角下最大降噪量为3.3 dB,10°攻角下最大降噪量为2.6 dB.切开式尾缘锯齿结构会增加流向噪声的高频分量,尤其在0°攻角下显著.相比嵌入式尾缘锯齿,切开式尾缘锯齿具有更小的极限降噪齿高.

高压储氢安全阀泄放流场及气动噪声研究

针对安全阀气动噪声问题,结合声类比方程和动网格技术,研究高压储氢安全阀动态开启过程中的流场声场特性。搭建安全阀气动噪声测试试验台,分析阀盘不同角度对安全阀气动噪声特性的影响。结果表明:安全阀声源分布主要集中在阀盘下侧、左右阀腔和出口段,合适的阀盘角度可以减小压力波动,改善压力凝滞现象。结论可为特种阀门国产化提供一定的借鉴。

无人机系列化旋翼气动噪声特性对比研究

旋翼的气动噪声是各类旋翼无人机噪声的主要来源,为降低无人机整体噪声和提升其声隐身性能,文中针对某无人机的系列化等径旋翼开展定转速气动噪声特性的对比研究.分别建立各旋翼气动噪声特性预测大涡模拟计算模型,将获取的各旋翼表面压力脉动信息作为声学求解输入,基于FW-H方程计算了等距(3R)和不同方位的旋翼远场噪声特性并进行了试验验证,5个型号旋翼等距处总声压级仿真与试验结果误差不大于4.3%,气动噪声呈现明显的偶极子特性,气动噪声径向声压级明显高于轴向值,且不同旋翼的气动噪声声压级与旋翼转矩具有正相关关系,与旋翼升力间关系则不明显.

对转螺旋桨气动噪声试验系统设计与试验研究

风洞内对转螺旋桨气动噪声试验存在时间协调难、成本高的问题,依托地面声学环境,研制能够模拟对转螺旋桨地面开车状态的对转螺旋桨气动噪声试验系统。对某穿孔结构的对转螺旋桨和基准桨开展气动噪声试验,对设计的试验系统进行验证,并对穿孔结构对转螺旋桨的降噪效果进行评估。结果表明:在所测试的工况范围内,穿孔结构对转螺旋桨在保证气动性能的前提下能够有效降低噪声;在对飞机舱内影响最显著的90°指向角处,二阶通过频率处降噪量达到5 dB。本文设计的气动噪声试验系统,能够为对转螺旋桨气动噪声评估和降噪设计提供帮助。

汽车空调管路气动噪声分析与控制研究

针对汽车空调管路内的气动噪声,设计了一种周期性消声结构。首先,运用传递矩阵方法,建立消声结构的传递损失理论模型,分析了消声结构的参数对传递损失的影响规律,并通过试验测试和声学有限元计算验证了理论模型的正确性;其次,通过流体力学有限元方法与声类比法结合,预测了某商用车的空调管路内气动噪声源位置,分析了产生气动噪声的主要原因和气动噪声的声源特性,为消声结构的优化设计提供目标频域;最后,以消声频带宽度最大为优化目标,以消声结构的孔径、扩张腔长度、扩张比和内插长度为设计变量,对消声结构进行优化设计。结果表明,优化后的消声结构传递损失的峰值明显提高,消声频带的宽度有所拓宽,优化后的空调管路出口处的声压级降低了7 dB左右。

外笼套式节流阀气动噪声特性分析及优化

为解决外笼套式节流阀在生产过程中产生的高噪声问题,采用大涡模拟对外笼套式节流阀流场进行模拟计算。从流场特征角度分析气动噪声产生的机制,并基于此提出结构改进方法。通过Box-Behnken响应面设计,以改进结构的孔径、孔数和孔长为优化变量,以监测点总声压级为优化目标,开展降噪结构优化设计。结果表明:节流孔结构突变使流体介质在阀门下游形成多尺度多样化复杂流动,结构改进后流场内压力和速度脉动减小,湍化程度降低,具有二次节流和降噪效果;孔径的变化对监测点总声压级响应值的影响最为明显;对应流道模型的数值模拟结果与系统预测响应值之间的误差为1.19%,验证了BBD响应面法优化结果的可靠性;优化后节流阀总声压级下降了13.1 dB,达到了预期的降噪目的。

汽车空调流体管路的气动噪声分析与优化

以汽车空调风道为研究对象,在Fluent中采用RNG模型和LES模型对管路进行稳态和瞬态计算,对风道出口风量进行试验验证,并采用声类比法计算风道出风口的噪声。根据仿真分析结果,采用响应面法,以出风口1管路的转角半径、出风口2管路左、右管壁的移动距离为设计变量,以出风口2的风量占比为优化目标对空调管路的结构进行优化。最后对优化前、后的管路进行了流场和声场对比分析。结果表明,与原模型相比,优化后风道出风口2的风量比例由20.75%提升到了25.25%,出风口的噪声下降最大值为5.15dB。

多翼离心风机气动噪声数值预测

文章采用计算流体力学软件Fluent对多翼离心风机的内部流场进行三维的定常和非定常数值模拟,并对数值结果进行了分析。数值结果与试验结果的对比分析表明了数值模拟具有较好的准确性和可信度。随后,基于流场的计算结果进行声场的数值计算,结果表明:基于非定常流动的FW-H声压模型可获得多翼离心风机气动噪声主要噪声源在声学接收点处的噪声频谱,有助于更深层地了解声源的噪声特性以及明确噪声峰值所对应的频率段,为下一步进行有针对性的噪声控制研究提供有力的依据。

考虑四极子声源的高速磁浮列车气动噪声数值模拟方法

随着列车速度的提高,四极子声源对列车气动噪声的贡献增大,高速磁浮列车的运行速度达到600 km/h时,有必要考虑四极子声源对高速磁浮列车气动噪声的影响.为此,本文建立考虑四极子声源的高速磁浮列车气动噪声数值模拟方法,对高速磁浮列车流线型尾部、头部区域的积分面进行局部外推,探索流线型尾部、头部区域的四极子声源对高速磁浮列车气动噪声的影响.研究发现:高速磁浮列车的尾涡会穿过下游的积分面,流线型尾部区域不能采用全封闭积分面,否则会产生非常大的伪声;流线型尾部区域的积分面需要较多地向尾涡区延伸,并去除尾涡穿过的区域;高速磁浮列车流线型头部区域四极子声源的贡献很小,流线型头部区域的积分面可以取为流线型头型表面;在600 km/h下,高速磁浮列车四极子声源引起的气动噪声能量占比达到42%.

汽车空调风道风量分配和气动噪声优化研究

汽车空调的除霜风道存在的风量分配不合理和噪声较大的问题,严重影响了汽车的舒适性,针对以上问题,本文以某款汽车暖通空调为研究对象,从汽车空调风道引起的气动噪声入手,结合实验和仿真对空调的除霜风道进行优化研究。通过仿真分析找出除霜风道引起风量分配不合理和噪声较大的原因,研究发现,减少转弯、扩大出风口、做好气流分离设计和涡流区的过渡等优化可以保证各个出风口的风量分配充足均匀的情况下,优化后风道可使车内噪声最大降低6dB,并在风量台和半消声室进行实验测试,验证了优化方案的有效性,可为汽车空调降噪研究提供方法和实践基础。

风力机气动噪声研究现状与发展趋势

首先介绍风力机气动噪声源的基本组成,然后对风力机气动噪声理论预测、实验测试和数值模拟方法进行阐述,重点论述这3类方法在风力机气动噪声研究中的应用现状,并讨论风力机气动噪声抑制技术,最后简要展望风力机气动噪声研究的发展趋势.

基于流固耦合的压缩机吸气阀组气动噪声研究

往复式压缩机吸气阀组工作过程存在明显的流固耦合现象,现有的固定阀片开度的数值仿真模型大多没有考虑流固耦合现象,而考虑流固耦合现象的数值仿真模型由于忽略了活塞和阀板的作用难以获取足够的声源信息。文章建立考虑活塞和阀板作用的流固耦合数值仿真模型,并与其他模型获得的运动、流场和声场特性进行对比,结果表明:所建立的流固耦合模型能够更准确地描述吸气阀组的工作过程,获得更丰富的声源信息;基于该流固耦合数值仿真模型开展通流截面参数对吸气阀组气动噪声的影响分析,并优化设计了截面参数。

基于极限工况的压气机气动噪声排放特性与机理研究

发动机配备涡轮增压器是缓解能源短缺和减少气体排放的有效途径,但其压气机气动噪声排放成为了亟需解决的重要问题。在柴油机涡轮增压器研究中,压气机极限工况下(近喘振和堵塞工况)的气动噪声排放规律及其与内部流动特征之间的关系仍不清晰。为研究压气机在极限工况下的气动噪声排放特性与机理,本文采用试验和数值模拟方法对某涡轮增压器压气机的气动噪声开展分析。试验结果表明:在近喘振和堵塞工况下,压气机气动噪声总声压级随着转速的升高而增大,在低转速下,气动噪声总声压级受压气机工作流量影响较明显;在压气机气动噪声中,叶片通过频率(BPF)噪声占据主导地位,随着转速升高,叶片通过频率噪声对气动噪声总声压级贡献度增大,其占比最高达75.35%。模拟结果表明:在近喘振和堵塞工况下,压气机内部流动存在明显失速现象,其中在近堵塞工况下,压气机旋转域和扩压器域以多重单音噪声为主,叶轮与扩压器间的动静干涉对轴频及其谐频噪声均有较高贡献度;在近喘振工况下,压气机进口和出口以低频噪声为主,叶轮叶片与进气来流存在的干涉作用对诱导产生的低频噪声影响较为明显。

前缘锯齿结构对弯管气动噪声的影响

为了研究前缘锯齿结构对弯管气动噪声的影响,采用大涡模拟与声类比的混合计算方法,揭示了前缘锯齿结构对弯管流场和声场的影响机理。基于通气管路实验平台,对含有导流叶片的弯管进行数值计算和实验研究,验证了数值计算方法的可靠性。结果表明:前缘锯齿结构能够降低管路的压力损失,提高弯管的气动性能,使管内气流更加稳定;能够有效减少层流分离泡的产生,降低了叶片表面的压力脉动强度和非定常载荷;综合作用下降低了弯管的气动噪声。

邮轮烟囱排气管路气动噪声影响因素分析及预报

[目的]旨在分析邮轮烟囱排气管路气动噪声的影响因素,并对某国产邮轮开敞区域进行噪声预报。[方法]基于大涡模拟和Lighthill声类比的混合方法,对邮轮实际工况下的管路气动噪声进行数值模拟,研究入口流速、出口压力、截面形状和弯管角度对管路气动噪声的影响规律;建立实尺寸邮轮烟囱排气管路模型,分析邮轮烟囱排气管路主要噪声源,并对开敞区域进行噪声预报。[结果]结果显示,入口流速和弯管角度越大,管路气动噪声越大;零压力出口边界的管路气动噪声大于非零压力出口边界的管路气动噪声;矩形截面管气动噪声小于圆形截面管气动噪声;管路气动噪声的窄带峰频率随弯管角度的增大而减小;除烟囱出口外,开敞区域的气动噪声均处于较低水平。[结论]所做研究对控制邮轮烟囱排气管路气动噪声和改善开敞区域的舒适度具有一定的参考价值。

航空气动噪声机器学习研究进展

气动噪声源自气体流动过程中的压力脉动,可能引发声疲劳和声振耦合,是航空器安全性和舒适性的重要影响因素,其研究方法主要包括理论方法、风洞试验测量和数值模拟。然而,这些方法存在测量结果单一、难以与流动结构建立有效关联、高精度噪声数据获取困难等问题。机器学习方法具有高效、快速、低成本等优势,在航空气动噪声领域展现出巨大潜力。本文概述了机器学习在航空气动噪声领域的最新研究进展,重点综述了其在稀疏测点下声场重构和气动噪声预测方面的应用。最后,分析了目前机器学习方法在气动噪声研究中泛化性弱、预测精度不足、缺乏物理解释性等共性问题,并展望了其未来发展趋势,为基于机器学习方法进行气动噪声研究提供参考。

自通风型牵引电机气动噪声特征分析与控制研究

本文以自通风型牵引电机为研究对象,对气动噪声特征进行了分析,包括噪声的物理度量、气动噪声的鉴别以及气动噪声的分类。通过空载噪声试验,分析原型机的噪声成分,确定主要噪声源。基于CFD理论计算电机整机稳态流场,获取系统风阻、速度分布等参数,根据流动特性预测评估电机气动噪声。通过进出风结构与动力风扇的优化设计,从声源上降噪,并采用隔声罩从噪声传播路径上控制噪声。经试验验证,在高转速段,采用通风优化设计与声学措施使电机气动噪声得到明显改善,结论可为自通风型牵引电机的降噪设计提供理论参考。