离心风机基频气动偶极子噪声的数值研究 被引量：14

1

作者 蔡建程 祁大同 +2 位作者 卢傅安 唐囡 汤宏涛 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期66-70,108,共6页

运用计算流体动力学技术及声比拟理论研究了离心风机3个不同流量下蜗壳及叶片表面偶极子声源产生的基频噪声.风机内部三维瞬态流场由计算流体动力学模拟得到.根据气动声学的FW-H方程对蜗壳内表面提取偶极子声源,对于叶片噪声利用Lowson... 运用计算流体动力学技术及声比拟理论研究了离心风机3个不同流量下蜗壳及叶片表面偶极子声源产生的基频噪声.风机内部三维瞬态流场由计算流体动力学模拟得到.根据气动声学的FW-H方程对蜗壳内表面提取偶极子声源,对于叶片噪声利用Lowson公式进行建模.为了使计算模型更符合实际,建立了以蜗壳为界的内外声学直接边界元模型,使用多区域声学边界元模型,考虑蜗壳对声传播的散射作用,内部噪声通过蜗壳的进出口传播到风机外部.结果表明:在非定常流场中,蜗壳表面的压力波动以基频为主,而叶片上的压力波动并没有明显的基频分量;蜗舌是基频噪声的最主要声源;随着流量变大,蜗壳辐射的噪声急剧增加;由叶片产生的偶极子基频噪声比蜗壳小,特别是在大流量工况下. 展开更多

关键词 离心风机 基频 噪声 偶极子声源

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离心风机蜗壳振动辐射噪声的数值预测 被引量：10

2

作者 蔡建程 祁大同 卢傅安 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期115-119,共5页

数值模拟了T9-19No.4A离心风机蜗壳在非定常气动力作用下的蜗壳响应振动及其噪声。首先给出该风机运行时振动及噪声的测量结果,得出基频噪声是主要噪声类型。然后使用CFD软件ANSYS CFX对风机内部流场做了整场瞬态数值模拟。流体压力脉... 数值模拟了T9-19No.4A离心风机蜗壳在非定常气动力作用下的蜗壳响应振动及其噪声。首先给出该风机运行时振动及噪声的测量结果,得出基频噪声是主要噪声类型。然后使用CFD软件ANSYS CFX对风机内部流场做了整场瞬态数值模拟。流体压力脉动作用于蜗壳产生一个随时间变化的力,激励其振动,实现流体到结构的单向耦合。接着运用ANSYS multiphysics模块对风机蜗壳进行了谐响应分析,最后应用LMS SYSNOISE模拟了蜗壳振动向外辐射的噪声。 展开更多

关键词 离心风机 蜗壳 流固耦合(单向) 振动 噪声

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气动声学Lighthill方程的Kirchhoff积分解分析 被引量：6

3

作者 蔡建程 刘志宏 曾向阳 《声学技术》 CSCD 2014年第2期99-103,共5页

Lighthill的声类比(acoustic analogy)是目前气动声定量预测中应用最为广泛的一种方法。使用非齐次波动方程的Kirchhoff积分公式对Ligthhill方程进行求解。Kirchhoff公式中的延迟时间表示不同位置点声源对场点声压叠加时的相位作用,推... Lighthill的声类比(acoustic analogy)是目前气动声定量预测中应用最为广泛的一种方法。使用非齐次波动方程的Kirchhoff积分公式对Ligthhill方程进行求解。Kirchhoff公式中的延迟时间表示不同位置点声源对场点声压叠加时的相位作用,推导时强调延迟时间函数的导数运算。基于Kirchhoff积分公式对于有物体存在于流场中的情况,详细推导了Curle解,并对Curle公式中的各声源项进行了分析。文章有助于气动声学初学者正确地认识声类比理论,加深对Curle公式的理解。 展开更多

关键词 气动声学 声类比 Lighthill方程 Kirchhoff积分公式 Curle公式

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离心风机蜗壳振动声辐射的定量预测 被引量：4

4

作者 蔡建程 祁大同 唐囡 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期71-74,共4页

针对离心风机蜗壳振动产生的声辐射,提出了一种基于边界元分析的声辐射定量预测方法:根据蜗壳声辐射的边界元模型布置振动测点,测量其法向振动的加速度谱;提取加速度谱中峰值较高的基频和旋转频率分量,并将其转换成速度谱后加载于数值... 针对离心风机蜗壳振动产生的声辐射,提出了一种基于边界元分析的声辐射定量预测方法:根据蜗壳声辐射的边界元模型布置振动测点,测量其法向振动的加速度谱;提取加速度谱中峰值较高的基频和旋转频率分量,并将其转换成速度谱后加载于数值模型的对应节点上,作为声辐射问题的速度边界条件;利用边界元法计算声场及声功率,预测蜗壳振动产生的噪声.结果表明:结构振动声比气动声小很多,相对于风机进出口的气动噪声而言,蜗壳因振动辐射的噪声可以忽略不计;当风机进出口安装消声器后,蜗壳振动的辐射噪声可能成为主要噪声源.基于边界元分析的蜗壳振动辐射噪声定量预测方法也可以应用到其他壳体振动辐射噪声的预测中. 展开更多

关键词 离心风机 蜗壳 振动 噪声 边界元法

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管道不可压缩流动压力脉动(伪声)的数值研究 被引量：2

5

作者 蔡建程 谢新俊 +2 位作者 MOCHALIN Ievgen BRAZHENKO Volodymyr 鄂世举 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第14期10-17,共8页

以直管和90°弯管为对象,研究管道不可压缩流动的水动力压力脉动(伪声)特性。分析了不可压缩流动中压力脉动的Poisson方程,并与波动方程进行了比较;在管道进口处设置随时间正弦变化的压力脉动,使用SST k-ω湍流模型,通过数值求解不... 以直管和90°弯管为对象,研究管道不可压缩流动的水动力压力脉动(伪声)特性。分析了不可压缩流动中压力脉动的Poisson方程,并与波动方程进行了比较;在管道进口处设置随时间正弦变化的压力脉动,使用SST k-ω湍流模型,通过数值求解不可压缩流动的Navier-Stokes方程得到直管和弯管内的脉动流动;比较分析了直管和弯管内的时均流场及脉动流动。结果表明:沿管道流动方向流场压力脉动线性衰减,压力脉动传播整体上呈一维形式,而速度脉动形式紊乱;90°弯头对局部流动影响明显,导致压力和速度脉动均有提高;流场脉动以基频及低次谐波为主,90°弯头导致宽频脉动分量有所提高;归因于压力脉动的椭圆型Poisson方程,扰动的传播速度为无穷大,管道各处压力脉动信号无相位差。 展开更多

关键词 压力脉动 伪声 不可压缩流动 管道流动 数值研究

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震荡小球在不可压缩流体介质中产生扰动场的理论分析 被引量：2

6

作者 蔡建程 毛义军 温选锋 《力学与实践》 北大核心 2014年第3期298-302,共5页

为了改进基于不可压缩流场的声类比法的气动声数值预测方法,首先要明确扰动在可压缩和不可压缩流体媒介中的传播特性.推导了震荡小球在不可压缩流体中产生的小扰动的理论解,分析其速度场与压力场的特点,并与可压缩情况的解进行比较.结... 为了改进基于不可压缩流场的声类比法的气动声数值预测方法,首先要明确扰动在可压缩和不可压缩流体媒介中的传播特性.推导了震荡小球在不可压缩流体中产生的小扰动的理论解,分析其速度场与压力场的特点,并与可压缩情况的解进行比较.结果显示,速度场中包含传播速度为无穷大和有限值的分量:而压力场只有传播速度为无穷大的分量.当流体黏性趋于零或小球震荡频率趋于无穷大时,其流场与经典声学中震荡小球声辐射问题的近场声一致,这表明震荡小球产生的近场扰动为不可压缩流场,即伪声. 展开更多

关键词 不可压缩流体 振荡小球 小扰动 伪声

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眼内房水流动的数值研究 被引量：1

7

作者 蔡建程 张宝允 +1 位作者 曹月红 BRAZHENKO Volodymyr 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2021年第2期151-161,共11页

研究眼内房水流动有助于认识眼睛疾病(如青光眼)的发生机理.该文利用计算流体力学计算了人眼睫状体分泌的房水由后房流经5μm和30μm虹膜-晶体间隙进入前房,再经小梁网排出这一过程,分析了平视、仰视、俯视不同体位以及不考虑浮力因素... 研究眼内房水流动有助于认识眼睛疾病(如青光眼)的发生机理.该文利用计算流体力学计算了人眼睫状体分泌的房水由后房流经5μm和30μm虹膜-晶体间隙进入前房,再经小梁网排出这一过程,分析了平视、仰视、俯视不同体位以及不考虑浮力因素的房水流场.结果表明不同情况的房水压力场类似,5μm虹膜-晶体间隙时后房眼压比前房约高30 Pa,而30μm时前后房压力基本相同,小梁网压力下降明显.前后房压差驱动房水从后房流经虹膜间隙到前房,而角膜与虹膜温差引起的自然对流为前房房水的主要流动.前房自然对流引起的压差变化在mPa量级,温度较高房水汇集区域压力稍高.平视时主要为前房虹膜侧房水上升、角膜侧下降的自然对流循环;仰视时瞳孔区房水沿前房中心轴上浮,然后沿角膜向周边下沉,从虹膜周边部位到瞳孔,形成轴对称的对流模式;对于俯视,流动模式与仰视正好相反,前房中心轴上房水从角膜运动到瞳孔处;不考虑浮力作用时,房水的平均速度比自然对流时小1~2个数量级. 展开更多

关键词 房水流动 虹膜-晶体间隙 眼压 自然对流 数值研究

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SiO_2颗粒对甲醛及NO的吸附特性研究

8

作者 蔡建程 董博 刘艳华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期126-130,共5页

利用自行设计并搭建的流态化颗粒吸附性能实验台,对SiO2吸附甲醛和NO的特性进行了实验研究。结果显示:在无氧干态流动条件下,SiO2颗粒能够吸附空气中的甲醛和NO;在实验条件(20～60℃)下,随着温度的升高,SiO2颗粒对甲醛的吸附能力增大,... 利用自行设计并搭建的流态化颗粒吸附性能实验台,对SiO2吸附甲醛和NO的特性进行了实验研究。结果显示:在无氧干态流动条件下,SiO2颗粒能够吸附空气中的甲醛和NO;在实验条件(20～60℃)下,随着温度的升高,SiO2颗粒对甲醛的吸附能力增大,对NO的吸附能力增加不明显,说明对于不同的吸附质,SiO2颗粒表面的吸附规律及吸附机理均不同;系统的循环流量对SiO2颗粒吸附甲醛及NO的能力影响不大;SiO2颗粒对甲醛的吸附能力高于对NO的吸附能力;颗粒堆积可导致单位质量颗粒物对甲醛及NO的吸附能力下降。 展开更多

关键词 流态化吸附 吸附特性 二氧化硅颗粒 甲醛 氧化氮

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离心风机蜗壳在内部流场脉动压力激励下的动力响应研究 被引量：11

9

作者 卢傅安 祁大同 +1 位作者 蔡建程 唐囡 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期450-455,共6页

数值模拟了离心风机蜗壳在非定常气动载荷下的动力响应。首先考虑蜗壳与轮盘轮盖之间的间隙及轮盖处的内泄露,模拟了T9-19No.4A离心通风机内部三维非定常流场。然后将作用在蜗壳表面的非定常气动力加载给蜗壳模型,并采用有限元方法对蜗... 数值模拟了离心风机蜗壳在非定常气动载荷下的动力响应。首先考虑蜗壳与轮盘轮盖之间的间隙及轮盖处的内泄露,模拟了T9-19No.4A离心通风机内部三维非定常流场。然后将作用在蜗壳表面的非定常气动力加载给蜗壳模型,并采用有限元方法对蜗壳进行动力响应计算,实现了从流体到结构的单向耦合。最后将实验测量和数值计算蜗壳的振幅进行对比,结果吻合良好,表明本文的方法能够较为准确地模拟蜗壳在内部流场脉动压力激励下的动力响应。 展开更多

关键词 离心风机 蜗壳 流固耦合 动力响应

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任意斜裂纹转子的耦合振动研究 被引量：2

10

作者 焦卫东 蒋永华 +1 位作者 李刚 蔡建程 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期533-543,共11页

对包含不同类型裂纹(横裂纹、横-斜裂纹以及任意斜裂纹)的转子的耦合振动进行研究,以揭示裂纹转子在不同方向上刚度参数的变化规律及其交叉耦合机理,特别是由此引发的振动特征.对于包含不同类型裂纹的转子轴段,采用六自由度Timoshenko... 对包含不同类型裂纹(横裂纹、横-斜裂纹以及任意斜裂纹)的转子的耦合振动进行研究,以揭示裂纹转子在不同方向上刚度参数的变化规律及其交叉耦合机理,特别是由此引发的振动特征.对于包含不同类型裂纹的转子轴段,采用六自由度Timoshenko梁单元模型对其进行单元建模,并基于应变能理论推导计算柔度参数和刚度矩阵.在此基础上,采用纽马克-β数值算法求解裂纹转子的运动方程,获得裂纹转子在单故障或多故障激励(不平衡激励、扭转激励或不平衡激励加扭转激励)作用下的耦合振动响应,进而分析耦合振动谱特征.与横裂纹和横-斜裂纹相比,任意斜裂纹使转子刚度矩阵的交叉耦合效应更显著,导致转子发生更强烈的弯-扭耦合甚至是纵-弯-扭耦合振动.无论是在不平衡激励还是扭转激励作用下,弯曲振动与扭转振动幅度都更大.而且,包含不同类型裂纹的转子的耦合振动特征频率,例如旋转基频与二倍频、扭转激励频率及其边带成分的幅值,对裂纹面方向角具有不同的敏感性.所得的这些研究结果,可以为转子裂纹的特征参数辨识与诊断提供理论依据. 展开更多

关键词 任意斜裂纹 变刚度 多故障 耦合振动 转子裂纹诊断

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复合环境下直升机旋翼动力特性分析 被引量：1

11

作者 杨亚涛 白长青 +2 位作者 张红艳 蔡建程 杜建科 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期446-451,495-496,共6页

考虑直升机旋翼旋转时声场、应力刚化、几何大变形等复合运行环境,对多种影响因素下的旋翼动力特性进行研究。通过实验测试数据建立了直升机旋翼结构的动力有限元模型,对旋翼在静止、应力刚化影响下的动力特性进行了分析;建立旋翼声振... 考虑直升机旋翼旋转时声场、应力刚化、几何大变形等复合运行环境,对多种影响因素下的旋翼动力特性进行研究。通过实验测试数据建立了直升机旋翼结构的动力有限元模型,对旋翼在静止、应力刚化影响下的动力特性进行了分析;建立旋翼声振耦合动力学模型,考虑外声场和旋翼几何非线性影响因素,深入研究旋翼动力特性的变化规律,分析了其内在机理。研究分析发现:考虑声场影响后结构前三阶的固有频率误差分别减小了0.46%、0.82%、0.45%,更接近实验值,旋翼桨叶的振幅峰值明显降低;应力刚化对旋翼模态影响较大,随着其转速的增加固有频率呈二次曲线上升趋势;几何非线性使旋翼的共振频率值略微增大、振幅极值减小。 展开更多

关键词 直升机旋翼 动力特性 声场 应力刚化 非线性

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强吸气旋转圆筒壁面湍流边界层建模及计算 被引量：1

12

作者 Ievgen Mochalin 林静雯 +2 位作者 蔡建程 Volodymyr Brazhenko 鄂世举 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期1323-1333,I0003,共12页

提出了湍流边界层的一种简单、快速计算方法,用以求解强吸气作用下旋转圆筒表面边界层流动.首先,理论分析了同心圆筒间的旋转流体运动,外筒静止、内筒旋转且为多孔吸气条件.强吸气情况下旋转流动主要表现为内筒壁面附近的边界层流动,基... 提出了湍流边界层的一种简单、快速计算方法,用以求解强吸气作用下旋转圆筒表面边界层流动.首先,理论分析了同心圆筒间的旋转流体运动,外筒静止、内筒旋转且为多孔吸气条件.强吸气情况下旋转流动主要表现为内筒壁面附近的边界层流动,基于这一事实得到了周向速度分布的解析表达式.其次,通过引入新参数扩展Cebeci-Smith代数湍流模型,使其能考虑流线曲率、壁面吸气、低Reynolds数效应等因素.针对这些因素的综合影响,采用解析修正和经验参数对模型进行调整.同时,基于Reynolds应力湍流模型的仿真结果,校准代数湍流模型中的经验参数.最后,给出基于广义Cebeci-Smith湍流模型的旋转壁面边界层流动的迭代算法,该算法适用于需要特殊迭代过程的轴向及周向流动均匀情况.计算了不同旋转速度和吸气强度组合工况下的边界层流动,其周向速度和湍流强度分布与基于Reynolds应力湍流模型的计算结果非常接近.并且表明,当Reynolds应力湍流模型数值模拟预测内筒边界层为稳定层流时,该方法也再现了相同初始条件下的层流边界层. 展开更多

关键词 湍流边界层 旋转同心圆筒 壁面吸气 Cebeci-Smith代数湍流模型

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应用自适应带宽信号的BS-EMD混叠消除 被引量：4

13

作者 蒋永华 焦卫东 +3 位作者 李荣强 唐超 郑佳佳 蔡建程 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第16期83-90,共8页

经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)存在的模态混叠现象严重影响了其应用效果,成为制约其在工程中推广应用的一个重要难题。在总结引起模态混叠的主要原因及分析模态混叠产生机理的基础上,借鉴高频谐波加入法(High Frequen... 经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)存在的模态混叠现象严重影响了其应用效果,成为制约其在工程中推广应用的一个重要难题。在总结引起模态混叠的主要原因及分析模态混叠产生机理的基础上,借鉴高频谐波加入法(High Frequency Harmonic Added EMD,HFHA-EMD)原理并对高频谐波信号的构造进行改进,提出了一种应用自适应带宽信号的B样条EMD(B-Spline EMD,BS-EMD)模态混叠消除方法。该方法利用EMD的二进带通滤波特性和总是先分离高频分量的特点,根据被分析信号的BS-EMD得到的第一个IMF分量确定带宽限制频率和带宽限制幅值,从而构造出自适应带宽限制信号。通过在原始信号中添加自适应带宽限制信号来改变EMD带通滤波器的中心频率,再进行BS-EMD分解消除模态混叠。与EMD、BS-EMD进行对比分析,验证了该方法的优越性。与HFHA-EMD的对比仿真分析表明,两种方法都可以有效消除模态混叠现象,但是该方法在构造自适应带宽限制信号上更加明确可行,也更具自适应性。对含复杂异常事件的实际转子故障信号分析也验证了该方法在工程应用中的有效性和可行性。 展开更多

关键词 经验模态分解 模态混叠 自适应带宽限制 B样条

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