以1:8缩比3节车体构成的某型高速列车简化模型为研究对象,综合大涡模拟(LES)和基于FW-H方程的声类比方法,在车速为350 km/h的条件下,研究和对比某型高速列车既有全包风挡和既有半包风挡的两种不同风挡类型对各车体及车端连接处气动噪声的影响规律。分析结果表明:车端风挡处产生的噪声是宽频噪声;相对半包风挡,采用全包风挡可有效避免气流在车端间隙内剧烈扰动,降噪明显。采用全包风挡,列车运行方向(X方向)声压级最大降幅为3.1 d B(A),横向(Y方向)声压级最大降幅为3.04 d B(A),垂向(Z方向)声压级最大降幅为2.4 d B(A)。研究结果可为了解高速列车气动噪声分布特点、优化结构和降噪提供一定的科学依据。

前起落架一般具有异于主起落架的双侧对称舱门,民用飞机进场降落时打开的前起落架舱门必然对起落架流场和噪声产生干扰阻挡和反射作用。为了研究前起落架舱门对起落架流场和噪声的干扰阻挡效应,采用两轮起落架标模对改善的延迟分离涡模拟(IDDES)方法和福克斯威廉姆斯—霍金斯(FW-H)方程进行数值方法验证;在数值计算方法准确可靠的基础上,对某民用飞机高保真前起落架有舱门和无舱门的两种模型的流场特征和远场辐射噪声特性进行对比计算分析,分析舱门附近流动演化过程及舱门对远场辐射噪声的影响。结果表明由于舱门迎风端面非平直面,稍向内侧弯曲与来流具有一定夹角,导致在其前端引起当地流动分离,进而扩散到整个舱门之间的区域;两侧舱门阻挡干扰气流向展向扩散并撞击舱体侧面边缘的趋势,遮挡反射舱体前缘剪切流失稳撞击起落架产...

为了预测航空发动机喷流噪声远场声压级,满足未来的航空器噪声适航要求,采用计算流体力学(CFD)和计算航空声学(CAA)混合数值算法,对安装Chevron型锯齿的喷管进行气动噪声仿真计算。使用大涡模拟(LES)计算喷管的瞬态喷流流场。在流场计算的基础上使用Ligthill声类比进行声源提取,结合有限元/无限元方法对喷流噪声近场/远场的辐射特性进行仿真计算及分析,并将喷流噪声的数值仿真结果与实验值进行对比验证。数值仿真结果表明,混合数值计算方法的计算结果与实验所测远场声压级基本吻合,可以用于喷流噪声的预测。

民机起落架轮毂空腔具备对偶内侧腔、轮轴干扰、外侧腔倒圆等特殊几何特征,导致轮毂空腔流动分离特性及发声机理比普通纯空腔更为复杂。结合IDDES(Improved Delayed Detached Eddy Simulation)方法和FW H方程,对某民机高保真前起落架模型机轮内外轮毂腔分离流动演化过程及噪声发声机制进行了计算分析研究。计算结果表明,由于轮轴干扰效应,内侧轮毂腔前后分别呈现剪切反馈流动和完全分离流特征,剪切反馈流动导致当地出现明显离散峰。由于外侧轮毂腔深度较浅,且下游边缘存在倒圆,当地无明显离散峰出现。通过对比封闭轮毂腔前后的流场特征,验证了上述内侧轮毂腔流动导致离散峰产生的相关流动机理。

针对增压发动机急加速急减速时产生的增压器同步谐波噪声问题,该文通过噪声仿真技术进行分析与优化。首先,分析该噪声的特征与传播路径;其次,建立流场仿真模型。利用剪切应力输运湍流模型与分离涡流模拟湍流模型对增压器进行稳态与非稳态瞬态流场分析,提取非稳态流场的叶轮与压气机流道表面的偶极子声源;最后,建立噪声传播模型,计算该增压器压气机的进气口声场分布。通过理论分析与试验相结合的方法,优化叶轮轮缘与压气机壳体的配合型线,将该增压器噪声的阶次峰值最大降低约15.3 dB(A),消除了同步谐波噪声,且对发动机性能几乎无影响。该噪声的解决方法可以为压气机气动噪声优化提供有价值的参考。

为揭示超高层建筑气动噪声产生的机理及空间分布特征,利用大涡模拟,在大气边界层内求解超高层建筑绕流场,结合FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程的声类比法进行了超高层建筑周围声压场的数值模拟.研究发现:超高层建筑每个面均是偶极子声源,气动噪声是由建筑表面的偶极子声源产生,且受建筑表面风压主导,顺流向和横风向的脉动压力分别主导相应方向的声场辐射强度;气动噪声沿高度方向先增大后减小,在0.7倍建筑高度附近噪声达到最大值;在相同高度和离建筑表面相同距离的不同空间点,当空间点面对建筑迎风面时总声压级最大、背风面次之,侧风面最小;随着空间点与建筑距离的增大,空间点总声压级快速衰减,且横风向较顺风向衰减更快.研究认为:大涡模拟和声类比相结合的方法能合理预测超高层建筑的气动噪声;优化气动外形,降低建筑表面风压是降噪的...

为了减少翼型的气动噪声，采用声类比的方法，以NACA0018翼型为研究对象，研究脊状结构对翼型远场噪声的影响。分别模拟来流速度为12 m/s和24 m/s，在6°攻角下布置脊状结构的翼型流场，对应的基于弦长雷诺数大约为1. 6×105。通过FW-H方程计算大涡模拟提取的声源项，得到Riblet-Q和Riblet-H翼型的声场。非定常流场计算结果表明:6°攻角下Riblet-H翼型能够改善翼型边界层分离情况，抑制涡结构脱落，从而减小翼型表面压力脉动和接收点处声压波动。逆压梯度段脊状结构可以有效减小频率在0～3 000 Hz内的噪声。进一步研究表明，该状态下的噪声主要由边界层引起的涡脱落噪声所主导。可见，适当位置的脊状结构可以改善翼型的噪声情况。

为了解决地铁车辆辅助变流器噪声超标1.5 dB(A)的问题,基于数值模拟和噪声测试相结合的方法,对辅助变流器的气动噪声特性进行了分析.首先通过大涡模拟计算辅助变流器的气动噪声源,然后基于声类比法计算气动噪声源在流道和外部空间的声传播,最后分析风机与流道的涡流和噪声分布云图,对比各测点声压级频谱仿真和试验结果的变化趋势.研究结果表明:在距离出风口0.4 m处仿真和试验的峰值频率均为290 Hz,量值仅相差5%,说明仿真方法正确可行;风机进口速度不均匀度过大、风机叶片涡流过多是导致风机噪声过大的原因;通过在风机进口增加方形整流网,改善了风机进口速度不均匀度,减少了风机叶片涡流,实现相同测点总声压级降低2.5 dB(A).

采用大涡模拟结合Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程声类比的方法,研究了方柱绕流噪声特性,将基准模型数值计算结果与前人试验结果进行对比,并分析方柱绕流噪声辐射特性以及流速和流向对声场的影响规律。研究表明:基准模型数值计算结果与试验值较为一致,说明了文中计算方法的适用性;在约110°和250°的圆周方向上的存在偶极子噪声模态,且随着距离的增大,噪声辐射声压级逐渐减小,噪声指向性变得逐渐不明显;随着流速的增大,涡脱落频率逐渐增大,且涡脱落频率处的声压级也随之增大,辐射噪声声压级在频域上呈增大趋势;流向的改变使得方柱绕流辐射噪声的声场指向性变得复杂。

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...