车辆冷却风扇模块气动噪声数值研究

采用计算流体力学(CFD)/计算气动声学(CAA)混合方法对冷却风扇模块气动噪声进行数值研究。考虑风架对空气流动的影响,在定常计算的基础上采用动力Smagorinsky亚格子应力模型的大涡模拟(LES)进行非定常计算捕捉声源信息。基于叶片噪声的Lowson公式,采用声学边界元方法(BEM)对冷却风扇模块气动噪声进行预测。最后,将计算结果和试验结果进行对比。结果表明:冷却风扇模块声场轴向偶极特征明显;接收点处声压级随流量的增加而增加;出风口声压级较进风口大;离散噪声是冷却风扇模块气动噪声的主要成分;宽频噪声分布均匀且相对较小。计算结果和试验结果吻合较好,验证了CFD/CAA混合方法的预测作用,可为声优化提供参考。

圆截面闭端型旁支管流致声共振数值模拟研究

核电站主蒸汽管道内,高压汽流通过各管路部件,特别是流经由安全卸压阀形成的旁支管腔时,会引发流致声共振。流致高声强声波传播至蒸汽干燥器,会引起该部件声疲劳破坏。该文以系列圆截面闭端型旁支管流道为研究对象,采用CFD软件FLUENT和声学软件ACTRAN,基于CFD/CAA(DES/Lighthill)多步骤混合方法,数值模拟了各种旁支管腔引发的涡流场、等效声源场和声场,得出了流速、旁支管长度、旁支管间距、旁支管数目、旁支管与主管接口倒角等主要因素对流致声共振的影响规律,并分析了内在机理。通过与实验测试结果的比较分析,证明了所采用的流动噪声数值预报方法的适用性;同时也证明了基于该方法做系列数值计算得出的声源强度、共振频率随流道、声道和流动参数的变化规律,具有进一步应用的价值。

阀门流动噪声源识别与控制研究

阀门是管路系统必不可少的控制元件,其流体动力噪声是舰船管路主要噪声源之一。该文采取CFD/CAA多步骤混合计算方法,应用CFD软件FLUENT和声学软件ACTRAN,对某型截止阀及其加装小孔消声装置的改进阀的流场、等效声源场和声场进行了数值模拟和分析,获得了小孔消声装置对阀内流动声源的控制效果及其机理分析。通过数值模拟阀门流道对白噪声声源的响应,对两型阀门腔内声学共振特性进行了数值计算,并通过对比流动噪声频谱,得到阀门腔内声共振特性对流动噪声的重要影响。通过在FLUENT软件中加UDF模块计算Lighthill方程右端源项,对阀门内等效声源分布进行了便于工程应用的3D直观显示和定位。通过对阀门纵向主截面速度分布进行本征正交分解(POD)分析,得到了流动的时均流和各阶模态速度场,对阀内流动相干结构与流动声源之间的关系进行了分析探讨。