波浪形前缘叶片对动车组牵引变压器冷却风机气动性能及噪声特性的影响

对现有冷却风机噪声进行测试,并利用LES方法和FW-H方程,建立冷却风机的流场和气动噪声预测模型。利用验证后预测模型,参考驼背鲸鳍肢前缘凸起的波浪形结构,设计3款具有正弦曲线波浪形前缘结构的叶片并应用于出风口叶轮。对比分析装配原型叶片的风机模型和装配波浪形前缘结构叶片的风机模型间流场和远场气动噪声的差异。研究结果表明:现场测试与预测模型的一致性较好;与原型叶片相比,设计的3种叶片可使距出风口1 m处的噪声测点的A计权总声压级降低量达4.5 dB;使用具有波浪形前缘结构的叶片可以提高冷却风机的流量和效率;波浪形前缘结构通过改变叶片前缘的压力梯度分布、破坏前缘处的涡结构及降低叶顶泄漏流的强度可有效降低冷却风机的气动噪声,其中宽频噪声降噪显著,且波浪形前缘结构的波长越短,降噪性能越好。

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。

基于因果网络分析的扩压叶栅波浪形前缘控制机理

分离与涡运动是限制压气机性能提升的关键,波浪形前缘结构能有效扩大压气机工作范围。在扩压叶栅上实施波浪形前缘造型,通过多目标优化算法构造以牺牲微小设计点性能为代价,大幅度降低失速点损失的波浪形前缘造型。采用数据挖掘方法——因果网络分析探究在波浪形前缘控制参数的变化下,扩压叶栅内部流场流动机制。优化结果表明当幅波比在0.05~0.15区间时,有更适合于流动控制的前缘涡涡量强度,且能在牺牲最少设计点性能的情况下,使失速点损失获得大幅下降。通过因果网络模型与流场分析验证,从涡运动的角度出发,波浪形前缘产生前缘涡对,前缘涡对的发展通过不同途径削弱了通道涡和尾缘涡流的发展;从分离的角度出发,波浪形前缘通过改变前缘气流不均匀度与二次流动能,改善低能流体堵塞来减弱角区分离所引起的损失。