本文采用基于脱体涡DES方法对飞机起落架进行非定常流场进行模拟,再基于FW-H方程采用有限元方法在对流场计算得到的非定常压力计算结果进行计算,得到气动噪声的功率谱密度、总声压级等声学特征参数;并将研究的数值模拟方法应用于起落架复杂流场和气动噪声计算,该研究结果为预测噪声起落架噪声设计提供了一定的参考。

采用高精度、高效的CFD(计算流体力学)方法求解旋翼流场,在获得准确的流场信息的基础上,噪声计算采用基于声类比法的FW-H方程进行求解。利用算例对气动噪声预估方法进行了验证,针对带不同下反角度桨尖旋翼的悬停状态和前飞状态的气动噪声进行了对比计算分析,着重开展了下反角为0°、20°和45°的三副旋翼的近场噪声及地面噪声计算分析,结果表明,下反桨尖具有降噪效果,能够在一定程度上抑制旋翼气动噪声。

为了深入研究接近于真实翼型的变截面三维翼型的气动性能以及噪声表现,构建了一个基于NACA 0018的变截面三维机翼模型,使用ANSYS Fluent软件对该模型进行气动性能以及气动噪声的研究。数值仿真模拟采用大涡模拟(LES)方法,使用WALL亚格子模型,研究了该三维翼型在攻角为15°、来流速度为40 m/s情况下的绕流特性。使用基于Lighthill声学类比模型的FW-H方程进行气动噪声的计算。结果显示,在机翼上表面某点之后开始不断形成分离泡产生流动不稳定性,造成压力和速度波动并产生波动的气动噪声,气动噪声在前缘驻点位置以及后缘位置达到最大值。机翼上表面开始产生分离泡之后,流动出现了在翼型展向位置上的横跨流动,这将加剧流动的不稳定性。

随着冰箱向超静音方向发展,对冰箱气动噪声的控制有了更高的要求。以家用电冰箱冷藏风机为对象,设计了不同掺混形式的尾缘结构,利用声比拟FW-H计算方法和试验研究其降噪机理。结果表明加速通道和仿生结构两种掺混形式均可改善叶片尾缘处压力梯度和叶片、叶尖涡量,从而降低风机叶片噪声;对于7个叶片、直径为41.8 mm的原型风机,在保证性能的前提下,当转速恒定在1980 r/min时,加速通道叶片降噪量最大可达1.7 dB(A),且降噪效果优于仿生叶片;当提取叶片表面压力最大值作为声源时会导致声传播计算结果不准确,这是因为提取声源的位置和降噪设计相悖,考虑到声比拟计算方法本身局限性,修正声源面提取方法,进行试验验证并获得了较好的结果。

文章提出了在尾缘吸力面填充多孔介质以降低整体多孔使用率,减少其对翼型结构及气动性能的影响。以NACA0018翼型为研究对象,采用大涡模拟方法及Ffocws-Williams and Hawkings(FW-H)声学类比方法比较分析了雷诺数为2.63×105的条件下,基准翼型、尾缘完全填充型及吸力面填充型多孔翼型的气动特性及降噪能力。分析结果表明两类多孔翼型尾缘受多孔域影响,流场流动发生了变化,且随着攻角的增大,多孔介质对流体的扰动及分离作用被削弱;吸力面填充型翼型能有效降低声压波动及功率谱密度,其在低频区域的声压级分布低于基准翼型,并最终在0°攻角及0~25 kHz的计算频率下达到4.3 dB的降噪效果。针对两类多孔翼型的气动性能结果进行比较,在攻角为0~10°时,尾缘完全填充型翼型较基准翼型出现了1.1%~2.8%的升力系数损失;而吸力面填充型翼型的升力损失为0.8%~1.5%。此外,...

针对某型民用飞机前起落架进行气动噪声数值仿真分析,研究了基于脱体涡DES模拟非定常流场的方法,计算起落架周围非定常湍流流场,提取声源信息,利用FW-H方程积分外推法求解模型辐射的声场,得到气动噪声的功率谱密度、总声压级等声学特征参数;并将研究的数值模拟方法应用于起落架复杂流场和气动噪声计算,研究结果为预测噪声起落架噪声设计提供了一定的参考。

为了降低小型垂直轴风力发电机的气动噪声，对其噪声产生机理进行了分析。首先，在瞬态计算时运用大涡模拟（LES）模型对在一定工况下的三维风轮周围的流场进行分析；其次，在声学计算时运用 FW-H 方程对风轮产生的气动噪声进行分析并得出频谱；最后，通过实例验证了该方法能有效预测其气动噪声。结果表明：小型垂直轴风力发电机的气动噪声主要是涡流噪声；监测点的噪声值随着离风轮旋转轴半径的增加而减小，且在垂直于叶轮旋转轴的平面上具有指向性。小型垂直轴风力发电机的气动噪声分析为其进一步低噪声优化提供了依据。