本文通过改变叶片两种凹坑的排列方式,采用大涡模拟(LES)方法探究相对长度和排列方式对叶片的气动特性的影响,声场上采用LMS Virtual.lab直接边界元法研究了相对长度和排列方式对叶片的噪声特性的影响,并揭示了多排凹坑设计对叶片边界层流动控制及噪声抑制的机理。研究结果表明:排布方式对卵圆形凹坑的影响不大,采用矩形排布的圆形凹坑时叶片尾缘压力脉动明显下降。多排凹坑引起高频段窄带噪声增大,其中圆形凹坑模型的总声压级下降约3 dB。当采用菱形排布时降噪效果更好,此时额外诱导的周期性涡脱落噪声较小。通过进一步研究分析,认为多排凹坑降噪的机理为:吸力面表面凹坑设计对叶片湍流流动具有一定的控制效果,坑面处形成的反向涡流干扰了边界层内相干结构的展向联系,一定程度上可以抑制尾缘处大尺度脱落涡形成,削弱壁面分离流结构,...

采用试验研究的方式,对某声学风洞的轴流风扇性能进行验证。该风扇采用了任意涡设计方法以达到所要求的气动指标要求;通过降低风扇转速、合理匹配桨叶-止旋片数目、调整桨叶-止旋片间距及止旋片后掠等方式,降低风扇噪声。风扇的性能测试结果表明,风扇满足了风洞试验段的最高风速要求,当风扇转速为650r/min时,风扇的级间效率达到90%、风扇段气动效率达到84%;当试验段风速达到70m/s时,风扇出口的声压级为114d B。该风扇的研制,表明采用任意涡风扇设计方法结合上述提到的降噪措施,能够设计出气动效率高、风扇噪声低的风扇系统,可很好的运用于其他的声学风洞设计中。

调节阀在舰船管路系统中运行时受蒸汽流动激励产生噪声,降低阀内流动压力脉动是调节阀降噪设计的关键。针对调节阀内气动噪声问题,以窗型阀门套筒为基础,本文设计了四种不同孔型的阀套结构,进行了低噪声的优化设计。利用数值方法计算了调节阀内湍流场及其产生的噪声,研究阀套孔型对阀内流动及其噪声的影响规律。结果表明,小孔孔群阀套显著降低了阀门喉部及扩压段蒸汽气流流速,减小了在阀门壁面上的流动分离和压力脉动幅值,改变了气流振荡力引发的噪声。阀套采用S型总声压级比窗型孔降低9 dB,但流通能力减弱近18.4%,K型孔降噪效果最好,总声压级可比S型降低4 dB,流通能力则进一步减弱17.2%,压损提高2%。

基于NACA0018翼型,将波状前缘、锯齿尾缘和表面脊状3种仿生结构进行耦合,形成WSR翼型,并采用大涡模拟和FW-H方法研究了WSR翼型在不同雷诺数和攻角下的流场和噪声特性。结果表明在小攻角、低雷诺数下WSR翼型可降低噪声5 dB左右;在大攻角下,锯齿尾缘结构加剧了尾缘处流动掺混,改变了尾迹涡结构,降低了翼型尾缘处的涡量,进而使噪声降低8 dB左右。

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。

本文通过改变叶片相对宽度、相对厚度两个参数,采用数值方法,探究几何参数对倾斜尾缘锯齿叶片的气动及噪声特性的影响。研究结果表明:叶片弯度增大会扩大上下翼面间的压差,并带来显著的增升效果,改善叶片气动性能,而叶片厚度主要是通过影响压力面上的高压区分布来改变叶片气动性的;当来流攻角小于12˚时,增加叶片弯度、减小叶片厚度有利于增升减阻,提高升阻比;大厚度、大弯度叶片表面分离点前移,边界层加厚,层内速度扰动加剧,不稳定流动与叶片壁面相互作用增强,故叶片绕流过程中的辐射噪声相应增大。