水下航行体模型空化特性的数值模拟

论文基于非稳态条件下的多相流模型,采用Fluent软件对水下航行体模型水下运动时自然空化以及声场特性进行了数值模拟。数值模拟结果表明:模型所受压差阻力与航行速度的平方正相关,而粘性阻力则因为自然空化的发生呈现先增大后减小又增大的复杂变化趋势;空化现象形成于模型头肩部,随着速度的不断增大逐渐向后发展成超空泡,空泡形状在长度上的变化大于厚度变化;超空泡现象发生时模型尾部声压级相对降低。

基于LES和FW-H耦合的水面船舶声场研究

为了优化舰艇的噪声性能,提升舰艇隐蔽性,针对水面船舶声场进行研究。研究针对某型船,采用计算流体力学(CFD)理论,结合雷诺平均N-S方程并使用大涡模拟(LES)方法进行方程组封闭,对船体流场进行了仿真计算,并与试验结果进行比较,然后加载FW-H声学模型对各航速下船体的流噪声声场进行模拟。流场计算结果显示:各航速下船体阻力的计算值与试验数据吻合度较高;声场计算得到了各监测点在不同频率下的噪声级,分析了不同剖面位置处、不同频率下的声指向性等;通过分析特征点的声压级曲线得出,船体的流噪声主要集中在低频段,噪声衰减速度随频率增大而减小。仿真结果表明,所采用的计算方法能够较为准确地模拟船体的流场和声场,为水面舰艇的流噪声研究提供了一条可行的途径。

高湿环境下对旋风机内流场及噪声特性研究

为了研究矿井不同湿度环境下对旋风机内流场及气动噪声的影响特性,采用大涡模拟和FW-H声学模型对环境相对湿度分别为0、25%、50%、70%、80%、90%、100%条件下对旋风机流场进行数值模拟,分析内流场涡结构及气动噪声变化规律。结果表明:随着相对湿度增大,风机静压、功率和效率均呈线性趋势降低,风机叶顶泄露涡强度降低,在进出口的监测点上,声压级均有不同程度的降低;相对湿度每升高10%,压升降低2.08%左右,功率降低1.9%左右,效率降低0.57%左右,各监控点A声级降低0.9%。

汽车天窗风振噪声分析与优化控制

运用大涡模拟(LES)和FW-H声学模型,对某轿车天窗开启工况下风振噪声特性进行了数值仿真,揭示了天窗风振噪声的产生机理。在对轿车天窗风振噪声特性研究的基础上,引入现代优化算法,设计目标为降低驾驶员右耳及乘员左耳的噪声加权值。首先,选取某轿车的天窗开槽导流板作为优化对象,将导流板安装角度、开槽宽度及开槽深度定义成设计变量,通过设计实验选取20个样本点,采用kriging模型建立近似模型,并利用多岛遗传算法进行优化设计,获得了理想的导流板参数。仿真结果表明,优化后的导流板相比初始导流板,在监测点处其风振噪声的声压级降低了21.6%。

变转速工况下离心泵蜗壳辐射噪声变化规律的数值研究

以大涡模拟得到的泵内全三维非稳态流场为基础,通过设置外部监测点对声压信号进行频域分析的方法,以额定转速为1 450 r/min的离心泵为对象,基于FW-H声学模型研究了转速在1 000~6 000 r/min变化时泵内蜗壳辐射噪声的变化规律,揭示了辐射噪声与转速之间的响应关系,通过对蜗壳压力脉动强度和流场均匀性指标的分析研究,获得了转速对辐射噪声影响的根本原因。模拟结果表明:蜗壳辐射噪声随叶轮转速的增加而非线性单调增大,且在2 000~2 500 r/min的转速区间(占总区间10%)内,蜗壳辐射噪声急剧增大(增量约为额定工况噪声7%)。同时,蜗壳辐射噪声整体上呈现指向性分布,即‘正对隔舌噪声大、背对隔舌噪声小’的偏心分布。该结论可为离心泵变频运行中有效避开高辐射噪声工况提供指导,为低噪声离心泵的三维设计奠定基础。

车门装配面差对气动噪声影响的数值分析

采用CFD数值模拟方法研究某七座汽车车门装配面差对气动噪声的影响。首先通过标准k-ε湍流模型进行稳态计算,分析了气动噪声声功率级随风速的变化规律,验证出噪声源为偶极子声源。然后以稳态计算结果为基础,运用大涡模拟(LES)和FW-H声学模型进行瞬态气动噪声数值模拟计算,分析得出:车门装配面差在2mm以内,气动噪声总声压级变化较小,之后明显增大。最后通过实验与数值仿真进行对比分析。结果表明:数值仿真与实验结果基本吻合,所用数值分析方法可用于指导面向气动噪声控制的面差设计的合理范围。

高速列车受电弓气动噪声分析与空腔降噪研究

随着高速列车运行速度的不断提高,受电弓气动噪声也愈加严重。针对这一问题,文中采用LES大涡模拟、边界层噪声源模型和FW-H声类比法,通过建立某型号受电弓局部1∶1气动噪声分析模型进行数值模拟。文中研究了受电弓各部位的气动噪声贡献量,还探究了针对较大噪声位置空腔采用射流降噪方法的降噪效果。结果表明,当网格总数为4323万个时,数值模拟精确度满足要求。受电弓空腔上游和空腔中部绝缘子是气动噪声的主要来源。在射流降噪前后,空腔内部气动噪声均为宽频带噪声,主要能量集中在0~4500 Hz。对250 km·h^(-1)行驶速度下的空腔进行主动射流降噪,距列车25 m远处的垂向监测点声压级最小值为81.65 dB,比降噪前降低了2.64 dB。

基于大涡模拟的轮缘侧推器和常规侧推器非空泡噪声对比分析

提出了基于大涡模拟(LES)方法与FW-H声学模型相结合的侧推器噪声仿真方法,通过导管桨敞水性能试验值与仿真值的对比,以及侧推器流场基频和各次谐波计算值与仿真值的对比,验证了基于LES方法的侧推器流噪声仿真方法的准确性。在此基础上,研究了轮缘侧推器和常规侧推器在非均匀来流时的流场分布,获取了侧推器桨叶等水力部件的声压时域和频域。结果表明:侧推器产生的流噪声主要为低频噪声,轮缘侧推器横向和径向总声压级分别比常规侧推器小3 dB和10 dB左右;侧推器噪声分布主要呈现偶极子特性,桨叶横向总声压级高于径向。