风扇出口导向叶片低噪声设计Ⅱ：数值验证

作为风扇出口导向叶片(Outlet Guide Vanes,OGV)低噪声设计系列文章的第2篇,本文对气动/声学一体化设计获得的2个OGV低噪声方案的降噪效果进行了数值验证。为了对低噪声优化方案的降噪效果进行详细评估,首先,采用非线性谐波法对优化前后的风扇/增压级开展了数值仿真,对OGV不同截面和叶片表面脉动压力进行了对比分析,发现低噪声优化设计方案有效降低了转/静干涉引起的脉动压力;然后,通过掠形和倾斜的合理组合,改变了叶片表面的相位分布,沿径向的相位变化增加了OGV对尾迹响应相互抵消的机会,从而有利于噪声的降低;最后,采用Wilson的波分解方法开展了对各方案的模态分析,对降噪效果进行了量化评估。结果显示,优化后的低噪声方案除起飞状态1BPF外,降噪量均超过了5dB。

风扇出口导向叶片低噪声设计Ⅰ：方法与优化

作为“风扇出口导向叶片(Outlet Guide Vanes,OGV)低噪声设计”系列文章的第1篇,本文在现有压气机气动设计流程的基础上,加入了噪声评估过程,建立了基于通流设计的气动/声学一体化设计方法。为提高设计阶段的评估速度,以三维升力面理论与管道声学理论为基础,从通流设计和造型设计输出中提取参数,结合转子尾迹模型,建立了转/静干涉噪声的解析预测模型。以现代大涵道比涡扇发动机风扇/增压级为对象,采用该模型系统分析了OGV轴向掠形与周向倾斜对转/静干涉噪声的影响,获取了轴向掠形角与周向倾斜角等三维设计参数与风扇噪声的关系图谱,初步确定了低噪声设计较优降噪量的掠和倾组合方案。以此为基础,在保持叶尖子午投影位置和弦长不变的前提下,将叶片前缘和径向积叠进行参数化,采用遗传算法进一步开展了OGV的低噪声优化设计,最终获得了2个优化方案,预估的降噪量达到了8dB。