通过分离涡模拟(DES)进行整车外流场的三维瞬态仿真,得到车身表面压力脉动,并采用FW-H声学模型对气动噪声进行仿真分析。通过与类后视镜气动噪声试验数据相比较,验证了仿真的准确性。对有、无后视镜工况下,后视镜区域瞬态流场、车身表面压力脉动、侧窗监测点声压级进行比较,揭示了后视镜区域气动噪声产生机理,为降低汽车气动噪声提供技术支持。

将分离涡模拟方法应用于高雷诺数压气机静叶有大分离的复杂流动计算中，研究该方法对分离的模拟能力。采用约280万网格，SA计算仅能得到定常结果。DES计算在叶片中部小分离区域，所得到的非定常波动较弱，尾迹掺混略慢于SA，结果整体上与SA类似。在叶片端壁附近有大分离的区域，DES结果捕捉到了明显的非定常现象与压力波动，计算表明吸力面涡脱落会加强掺混，而端壁分离则会加强尾迹。另外，DES计算比SA更详细地描述了涡结构。这表明DES有比SA更好的模拟大分离的能力。计算结果也加深了对静叶角涡与尾迹发展的认识。

发动机冷却风扇高速运转时产生的气动噪声主要由离散阶次噪声和宽频涡流噪声构成,尤其叶片产生的离散阶次噪声是整车怠速工况下车内驾驶员和乘客极易感知的噪声源之一,是用户评价车内声学环境舒适性的关键指标,因此,对冷却风扇气动噪声的准确预测至关重要。在建立冷却风扇CFD有限元模型基础上,分别采用DES分离涡模拟和LES大涡模拟求解流场非定常解,同时基于Lighthill声类比理论的FW-H噪声源模型通过仿真预测气动噪声。仿真结果与测试结果的对比分析表明DES分离涡模拟更能够准确预测风扇叶片的周期性离散阶次噪声,而根据LES大涡模拟预测的宽频涡流噪声误差远小于DES分离涡模拟,更能准确捕捉叶片附近不同强度的涡流,同时根据LES模拟预测的总声压级误差更小。

气膜冷却在保护高温部件的同时,主流与冷气干涉会形成复杂的涡系结构并造成掺混损失,研究二者之间的作用机理对指导气冷涡轮优化设计具有重要意义。本文采用DES(Detached-Eddy Simulation)方法对平板圆柱气膜孔的流场进行非定常数值模拟,分析了涡系演变规律以及掺混损失。结果表明随着吹风比的提高,冷气射流与主流的流动掺混过程表现为两种不同的模式,低吹风比时下游冷气主要受顺时针方向的迎风涡控制,高吹风比时逆时针方向的迎风涡和顺时针方向的背风涡同时控制下游冷气运动;频谱分析显示,流场扰动存在着明显的倍频关系,基频信号由脱落涡产生,频率大小与吹风比呈线性关系;损失分析表明,流场损失主要由冷气与主流的温差换热导致,占总熵损失的90%以上。

采用混合计算气动声学方法对某三段翼气动噪声特性进行分析,气动声源采用IDDES方法模拟,噪声传播预估采用Curle方程。利用圆柱-NACA0012翼型绕流算例对数值算法进行验证,近场气动声源与远场气动噪声的预测结果和实验相吻合,IDDES方法可以精细捕捉涡脱落、分离和再附着等非定常流动现象,能为气动噪声的预测提供足够精确的声源信息;采用Curle方程能够准确高效地预测远场气动噪声,对低马赫数流动可以忽略四极子声源对远场的贡献。在此基础上,对来流迎角7.5°、马赫数0.17和雷诺数1.71×106的某三段翼气动特性和噪声特性进行预测,结果表明襟翼表面脉动压力对噪声贡献最大,缝翼表面脉动压力对噪声贡献最小;1 000 Hz附近的低频噪声源于襟翼尾缘剪切层流动分离和尾涡脱落;缝翼凹腔内的涡脱落、融合和撞击主要诱发500 Hz以下的低频噪声;襟翼尾涡脱落和主翼

针对后视镜引起的前侧窗与车内气动噪声问题,采用计算流体力学(CFD)方法对某商用车进行车外后视镜区域数值模拟和车内噪声预测的研究。稳态分析采用RANS模型中SST(Menter)k-ω模型,瞬态分析采用基于SST(Menter)k-ω的分离涡模拟(DES);通过分析后视镜侧窗区域的稳态静压力与瞬态动压力、速度和涡量云图,揭示了因A柱后视镜而产生车窗表面的湍流压力脉动的机理;同时求解瞬态流场获得两侧车窗表面湍流压力脉动载荷。采用声学FEM方法将车窗表面湍流压力脉动作为边界条件来计算气动噪声的传播,基于车内声学空间不同频率的声压级云图分布规律,说明了车内气动噪声主要集中在中低频段和声压级最大的分布区域;驾驶员左耳旁声压级曲线展示了20-2500 Hz频段内声压级变化规律。最后进行实车道路滑行测试,证实了气动噪声在车速80-110 km/h时较为明显的结论;采用CFD结

液压系统噪声问题的解决往往依赖于宽频大幅的管路消声器。该文先通过声学数值模拟进行多级串联膨胀回流腔消声器的声道设计与优化,由系列数值模拟确定了消声器关键构型参数(整体内径、内联插管长度以及通径和管口形状)对消声性能的影响规律,并找到了声学优化方案;在此基础上,通过对流体动力声学的进一步数值模拟,计算出初步优选的消声器内部流场及其等效声源场,并将该流动声源场与液压系统等效声源结合,从而计算出消声器的实际消声效果。该文在兼顾流动引起的二次噪声的基础上,优化设计了实际消声效果满足工程需求的消声器,并提出了消声器声道与流道设计先分后合的方法,既能提高效率,又能保证精度。

为研究核主泵模型泵导叶非均布对于其外特性及压力脉动影响，分别采用SST（剪切应力输运） k-ω湍流模型和分离涡模拟方法对泵内部流场进行了三维定常和非定常数值模拟，得到两模型泵外特性曲线和内部压力脉动情况，并对压力脉动进行时域频域分析。结果表明：采用特定形式的非均布导叶可以改善出口流动，提升模型泵多工况性能；导叶非均布对于泵内不同区域压力脉动影响不同，但其改变了由动静干涉产生的脉动频率分布，削弱了脉动幅值，有助于降低泵的振动和噪声，提高核主泵的安全性。