以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,采用大涡模拟和FW-H声学模型对锯齿尾缘动叶风机进行了数值模拟,探讨了不同锯齿长度的尾缘对风机气动噪声、压强脉动及性能的影响,并分析了其流场特征和降噪机理。结果表明:锯齿尾缘可明显降低风机的中低频段噪声和流道中气流的压强脉动强度,锯齿长度越大,其影响越明显;锯齿尾缘增强了尾流区的流动掺混,改变了动叶尾缘脱落涡结构,形成了2层整齐的"梳状"流向对涡,由此降低了风机的气动噪声;模型A、模型B和模型C均可以在设计流量或小流量下提高风机效率,以模型A提升最明显,但在大流量下性能均低于原风机。

采用计算流体力学的方法建立分体壁挂式空调用贯流风机的二维流场模型,对比RNG k-ε、LES与SAS 3种湍流模型在计算贯流风机内流场、噪声等性能时的差异。结果表明,这3个模型在模拟计算贯流风机时均有不错的表现,其中RNGk-ε模型计算流场的性能数据时最稳定,非稳态误差小;LES模型与SAS模型则能有效捕捉流场中的微小尺度流动,其中SAS模型对网格质量要求较低,但对于气动噪声的计算结果与LES模型十分接近。

某汽车动力总成冷却风扇风量较低,辐射气动噪声较大,不满足设计要求,对该风扇进行改进优化设计,并对改进前后的风扇在试验台架上进行气动性能测试对比,在整车上进行车内外噪声测试对比,测试结果表明,改进后风扇在3000 r/min时,标准风量由1823.9 m^3/h增大到2375.7 m^3/h,增大30.3%,静压效率无明显变化,功率略增大,改进后扇叶叶片旋转噪声的1阶和2阶明显降低,在2600 r/min转速下,总声压级从70.41 dB(A)降低到66.31 dB(A),降低4.1 dB(A),扇叶叶片1阶声压级从67.87 dB(A)降低到56.91 dB(A),降低10.96 dB(A)。

本文设计了6种不同小开度下阀门喉口型线,研究其对阀门流体域噪声影响的规律。通过Fluent软件稳态的k-ε两方程模型和非稳态FW-H的噪声模型分别探究蒸汽流体的流动特性与噪声特性,研究结果表明:在阀芯不改变的情况下,阀套型线弧线为凹线型时,其噪声水平比凸线型低近3%,但流量降低近12%。在相同方程幅值下,反波浪线比正波浪线降低1至2分贝。凸线型比波浪线声压均值高4分贝左右,凹线型则与波浪线声压值差距较小。

本文详细论述了风扇相似设计理论在牵引电机风扇性能及噪声优化应用中的方法,依据某气动性能较好的参考风扇设计了适合自通风型牵引电机的低噪声新风扇来替换原有风扇。同时基于自通风型牵引电机的非定常流场仿真结果,建立有限元声学计算模型,仿真计算了该电机在最高转速下的气动噪声,获取了由电机风扇产生的气动噪声幅值与频谱特性。通过对安装原风扇与优化后风扇电机的气动噪声计算结果进行对比,表明安装相似理论设计风扇的电机在高转速时有非常明显的降噪效果,达到了优化设计的目的。同时表明风扇相似设计理论在自通风型牵引电机降噪设计中具有一定的应用前景与推广价值。

针对某乘用车空调系统气动噪声偏大的问题,采用格子波尔兹曼方法直接模拟噪声,同时求解流场和声场,并与试验相结合,开展噪声与结构优化。结果表明,该方法能较为准确地计算空调系统的流场和噪声,仿真与试验声压级曲线较为相似,总声压级仅相差0.8 dB(A)。经优化,在耳点位置噪声最大降低了约2 dB(A)。研究同时发现四极子噪声在某些频域内有较大的贡献。利用格子波尔兹曼方法模拟流场和声场是计算空调管道系统气动噪声准确有效的方法。

为研究船用低速柴油机增压器压气机气动噪声,采用计算流体动力学和声学有限元的混合计算方法进行了数值预测。通过试验对压气机计算模型进行了验证。在3个工况下对压气机非定常流场进行了计算,其中压力脉动被用作声学计算中的声源信息;采用声学有限元方法对压气机气动噪声进行了预测。结果表明:计算流体力学和声学有限元的混合计算方法具有较高的计算精度,可以用于压气机气动噪声数值预测;压气机进口气动噪声主要谱成分为离散单音噪声和宽频噪声;离散单音噪声在叶片通过频率处有明显的指向性,存在两个突出峰值。

本文采用Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H)声类比法对圆柱-翼型干涉流场在来流翼弦雷诺数Rec=4.8×105条件下的噪声指向性分布规律进行了研究。研究了不同精度的湍流求解方法RANS和DDES对流场中速度分布以及非定常速度脉动的预测准确性,进一步对流场中不同位置的声压级进行预测。通过与实验数据对比,验证并且评估FLUENT中FW-H气动噪声模型的精度,最后对圆柱翼型间的不同距离和来流速度对各个噪声监测点的总声压级影响进行了研究,讨论其对噪声的影响规律及噪声的指向性分布规律。本文研究结果有助于验证气动模型准确性,对于下一步采用该模型预测其它复杂结构产生的气动噪声问题具有指导意义。

为了控制轴流风机叶顶泄漏流造成的气动损失和噪声,在轴流风机叶片顶部添加了融合式叶尖小翼结构,并对风机的气动性能及噪声特性进行了数值研究。采用大涡模拟结合声类比方程的数值方法,研究了叶尖小翼对轴流风机流场和声场的影响。通过对风机叶尖流场和声场进行分析,对比不同外倾角的融合式叶尖小翼周围的涡场结构以及表面声压脉动,分析了不同外倾角小翼对叶尖泄漏流的控制作用以及叶尖小翼对风机气动性能和噪声特性产生的影响。结果显示:叶尖小翼结构可以有效抑制叶尖泄漏涡以及叶尖分离涡的发展,降低轴流风机的气动噪声,提高轴流风机静压效率;使用20°外倾角的叶尖小翼,风机静压效率提高了1.1%,噪声降低了5.0dB;叶尖泄漏流造成的气动噪声主要是宽频噪声,叶尖小翼可以明显降低轴流风机的宽频噪声;通过优化叶尖小翼的外倾角可以...

基于逆向工程技术提取长耳鸮翅膀沿展向40%位置处的截面型线进行仿生翼型叶片重构,按照型线厚度分布规则应用于轴流风机叶片的改型设计中。由于轴流风机叶片的弯掠变化对风机气动性能有较大的影响,本文以原型风机的中弧线分布为依据,采用鸮翼的厚度分布进行轴流风机叶片的仿生设计。采用大涡模拟方法结合声类比FW-H方程的求解,对轴流风机的气动性能和噪声进行了数值模拟计算,并与原型风机性能进行比较,揭示了仿生叶片对轴流风机气动性能和噪声的影响。研究结果表明:仿生翼型既能保证轴流风机的气动性能,又能在一定程度上降低轴流风机的气动噪声。仿鸮翼叶片特殊的厚度分布有效降低了叶片表面的非定常压力作用和叶片表面的声压脉动强度。从获得的轴流风机的气动噪声频谱图可以看出:采用仿鸮翼叶片能够降低轴流风机中低频区域的...