细长圆柱构件表面扰流降噪机理的研究

通过大涡模拟结合声比拟的方法,研究长方形截面扰流条对光滑圆柱气动噪声的影响。研究中光滑圆柱直径D=0.016 m,设置了四种扰流条圆柱工况,即扰流条高度直径比H/D分别为1/8,1/4,3/8和1/2。无扰流措施时,圆柱噪声源位于边界层分离点附近。在圆柱两侧设置扰流措施后,圆柱附近流域具有低湍流特性,大尺度涡结构的展向相关性被破坏,使圆柱表面压力脉动存在较大相位差;扰流条上游出现滞留涡结构,抑制了上游分离剪切层增长,降低了圆柱上下表面压力脉动。两机制共同作用抑制了圆柱绕流噪声。当扰流条高度直径比H/D=3/8时,降噪效果最好,在主要辐射方向上,音调噪声下降了18.17 dB。

涡声理论在汽车A柱气动噪声优化中的应用

涡声理论表明气流流动产生的噪声主要取决于声源项涡量与速度叉乘项的散度的强弱。基于涡声方程,通过分析汽车A柱附近流场中速度、涡矢量以及两者间夹角正弦值等物理量与气动噪声之间的关系,找到了影响A柱气动噪声的主要气动参数。研究表明,A柱区域气动噪声声压级与流场中速度和涡矢量的叉乘变化规律一致,进一步分析涡量、速度以及两者夹角正弦值等三个流场气动参量发现,三者中绕A柱轴向的涡量对噪声的贡献量最大。据此,通过在A柱上沿涡量方向加装扰流条可以有效控制A柱区域气动噪声;其中,增加16个扰流条的措施,可使前侧窗表面噪声最大降低4.2 dBA,对测点声压级的频谱分析表明该方法在较宽的频段内均有降噪效果。