气动声学Lighthill方程的Kirchhoff积分解分析 被引量：6

1

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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流激噪声数值计算方法及声学积分面影响性研究 被引量：9

2

作者 张楠 王星 +1 位作者 谢华 李亚 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期892-908,共17页

在流声耦合领域中,水下航行体复杂流动与流激噪声研究具有重要的学术意义与实用价值。文章对FWH声学类比方法、渗流FW-H声学类比方法、Kirchhoff方法与Powell涡声理论进行了物理内涵与数学公式的详细比较;然后利用大涡模拟结合四种声计... 在流声耦合领域中,水下航行体复杂流动与流激噪声研究具有重要的学术意义与实用价值。文章对FWH声学类比方法、渗流FW-H声学类比方法、Kirchhoff方法与Powell涡声理论进行了物理内涵与数学公式的详细比较;然后利用大涡模拟结合四种声计算方法数值计算了三维NACA0015机翼、机翼/圆柱结合体、方腔产生的流激辐射噪声,并与国内外试验结果进行了对比,分析了四种声计算方法的计算精度与计算效率;最后,对围壳流激噪声进行了数值预报与试验验证,计算了围壳在不同水速下的流激噪声变化规律,并探讨了声学积分面对计算结果的影响。 展开更多

关键词 流激噪声 大涡模拟 FW-H声学类比 渗流FW-H声学类比 KIRCHHOFF方程 Powell涡声理论

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用大涡模拟方法研究湍流边界层流动噪声(英文) 被引量：6

3

作者 潘雨村 张怀新 《船舶力学》 EI 北大核心 2009年第6期990-1001,共12页

利用大涡模拟方法,对刚性光滑平板上充分发展的低马赫数湍流边界层流动进行了数值模拟。在此基础上将时—空变化的湍流流场信息作为近场声源,运用Lighthill的声学类比理论计算了边界层辐射噪声。文中讨论了偶极子、四极子对噪声的贡献,... 利用大涡模拟方法,对刚性光滑平板上充分发展的低马赫数湍流边界层流动进行了数值模拟。在此基础上将时—空变化的湍流流场信息作为近场声源,运用Lighthill的声学类比理论计算了边界层辐射噪声。文中讨论了偶极子、四极子对噪声的贡献,通过对比它们的功率谱密度,认为壁面剪切应力(偶极子)是湍流边界层辐射噪声的主要来源。 展开更多

关键词 湍流边界层 水动力噪声 大涡模拟 lighthill声学类比理论

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低频水声通信系统水听器流噪声数值分析 被引量：2

4

作者 瞿逢重 魏艳 丁再冉 《信号处理》 CSCD 北大核心 2019年第9期1520-1527,共8页

低频水声通信是实现远距离水下无线通信的一种重要方式,在海洋科考、环境监测及军事等领域应用广泛。流噪声是制约低频水声通信传输距离的重要因素之一。不同于以往对充油的拖曳线列阵声呐的流噪声研究,由于低频水声通信系统常用换能器... 低频水声通信是实现远距离水下无线通信的一种重要方式,在海洋科考、环境监测及军事等领域应用广泛。流噪声是制约低频水声通信传输距离的重要因素之一。不同于以往对充油的拖曳线列阵声呐的流噪声研究,由于低频水声通信系统常用换能器和裸露水听器实现水下信号的发送和接收,本文以该系统中裸露水听器流噪声为研究对象,采用大涡模拟方法( Large Eddy Simulation, LES )和声学类比方法对水听器周围的流场、声场进行数值模拟计算分析,研究在不同外形参数、运动参数下的水听器周围的流噪声。分析对比结果表明裸露水听器周围的流噪声对低频水声通信存在影响,且流噪声声压级随着运动速度的增加而提高。本研究为提升远程低频水声通信性能提供了噪声方面的理论基础。 展开更多

关键词 低频水声通信 水听器 流噪声 大涡模拟 lighthill声学类比理论

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高速列车车头的气动噪声数值分析 被引量：56

5

作者 刘加利 张继业 张卫华 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期19-26,共8页

随着列车运行速度的提高,列车气动噪声变得越来越明显,降低气动噪声已成为控制高速列车噪声的关键之一。本文对高速列车车头气动噪声进行数值分析。首先,建立高速列车三维绕流流场的数学物理模型,分别利用标准k-ε湍流模型和大涡模拟计... 随着列车运行速度的提高,列车气动噪声变得越来越明显,降低气动噪声已成为控制高速列车噪声的关键之一。本文对高速列车车头气动噪声进行数值分析。首先,建立高速列车三维绕流流场的数学物理模型,分别利用标准k-ε湍流模型和大涡模拟计算高速列车的外部稳态和瞬态流场。然后,基于稳态流场,利用宽频带噪声源模型计算高速列车车身表面气动噪声源;基于瞬态流场,分析车身表面脉动压力的时域及频域特性;利用Lighthill声学比拟理论,计算高速列车远场气动噪声,分析远场气动噪声的时域及频域特性。本文对研究和控制高速列车气动噪声具有一定意义。 展开更多

关键词 高速列车 气动噪声 大涡模拟 宽频带噪声源模型 lighthill声学比拟理论

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高速列车动车转向架气动噪声数值分析 被引量：14

6

作者 张亚东 张继业 +1 位作者 张亮 李田 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期870-877,共8页

为研究高速列车动车转向架气动噪声特性,建立了动车转向架空气动力学模型,采用定常RNG k-ε湍流模型与宽频带噪声源模型对其气动噪声声源进行初步探讨,并结合非定常LES大涡模拟与Lighthill声学比拟理论进行了远场气动噪声分析.研究结果... 为研究高速列车动车转向架气动噪声特性,建立了动车转向架空气动力学模型,采用定常RNG k-ε湍流模型与宽频带噪声源模型对其气动噪声声源进行初步探讨,并结合非定常LES大涡模拟与Lighthill声学比拟理论进行了远场气动噪声分析.研究结果表明:动车转向架气动噪声源为轮对、构架、牵引电机1、枕梁、垂向减振器、抗侧滚扭杆等结构的迎风侧凸起部位,且构架对动车转向架远场气动噪声的贡献最大,其次为轮对和抗侧滚扭杆,然后为垂向减振器和枕梁,牵引电机1、牵引电机2、空气弹簧和横向减振器对远场气动噪声的贡献较小.动车转向架远场气动噪声是宽频噪声,具有衰减特性、幅值特性和气动噪声指向性.在低频部分能量较大,中心频率为25、50 Hz,且分布规律不随运行速度的改变而变化. 展开更多

关键词 高速列车 动车转向架 气动噪声 大涡模拟 lighthill声学比拟理论 噪声贡献量

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高速列车整车气动噪声声源特性分析及降噪研究 被引量：25

7

作者 张亚东 张继业 李田 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期40-49,共10页

针对高速列车气动噪声声源组成的复杂性和各部件对总噪声的贡献量问题,本文基于Lighthill声学理论,采用三维、宽频带噪声源模型、LES大涡模拟和FW-H声学模型对初期研制设计的某型高速列车气动噪声进行数值模拟,分析该型列车的主要气动... 针对高速列车气动噪声声源组成的复杂性和各部件对总噪声的贡献量问题,本文基于Lighthill声学理论,采用三维、宽频带噪声源模型、LES大涡模拟和FW-H声学模型对初期研制设计的某型高速列车气动噪声进行数值模拟,分析该型列车的主要气动噪声源特性及对整车的贡献量大小,并提出降噪改进意见。研究结果表明：高速列车气动噪声是宽频噪声,高速列车以350km/h运行时,在20Hz以下存在明显的主频率,整车主要能量集中在630～4 000Hz范围内;距轨道中心线25m、头车鼻尖8m处的纵向噪声评估点,总声压级达到最大值95.9dBA;离轨道中心线的距离越大,其横向噪声评估点的声压级衰减幅度越小;运行速度的大小不改变列车声功率和远场噪声评估点的分布规律,只改变其幅值,随着运行速度的增大其增加幅度越小。高速列车最主要噪声源为头车的鼻尖和排障器,其次是转向架,最后是车辆连接处;对整车总噪声的贡献量,800～1 600 Hz范围内主要是头车,630～4 000Hz范围内主要是转向架,且中心频率为160Hz的幅值远大于车体、头车、尾车和风挡区域的噪声,1 000～2 000Hz范围内的噪声主要是车辆连接处,且中心频率为400Hz和1 600Hz时出现峰值;在车辆连接处设置全风挡及列车转向架部位设置全包裙板后,降噪效果明显。文中所得研究成果,可为高速列车气动噪声分布规律和结构优化、减阻降噪提供一定的科学依据。 展开更多

关键词 高速列车 气动噪声 大涡模拟 噪声贡献量 宽频带噪声源模型 lighthill声学比拟理论

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车用交流发电机气动噪声数值分析 被引量：12

8

作者 张亚东 董大伟 +2 位作者 闫兵 张继业 王媛文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期174-182,187,共10页

以某型车用交流发电机(也称爪极发电机)为研究对象,采用计算流体力学技术对交流发电机的空气动力学特征进行了三维非定常数值模拟,应用滑移网格技术和大涡模拟方法对交流发电机进行气动噪声特性研究。得到大涡模拟在交流发电机噪声数值... 以某型车用交流发电机(也称爪极发电机)为研究对象,采用计算流体力学技术对交流发电机的空气动力学特征进行了三维非定常数值模拟,应用滑移网格技术和大涡模拟方法对交流发电机进行气动噪声特性研究。得到大涡模拟在交流发电机噪声数值预测方面其主要阶次和对应的幅值与试验对比有很好的一致性;前后扇叶为该型交流发电机的气动噪声声源;第6、8、10、12和18等阶次为该型交流发电机的主要气动噪声成分。在数值模拟基础上,以低噪声、高流量为优化目标,对交流发电机前端盖径向栅格分布角度进行气动噪声优化设计及降噪研究。得到前端盖径向栅格倾斜40°分布角度时交流发电机远场气动噪声最低、质量流量最大。所得研究成果可为车用交流发电机的气动性能和高转速下噪声的改进提供一种切实可行的参考依据。 展开更多

关键词 风扇 交流发电机 气动噪声 大涡模拟 宽频带噪声源模型 lighthill声学比拟理论

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高速列车车头曲面气动噪声的数值预测 被引量：37

9

作者 肖友刚 康志成 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1267-1272,共6页

利用映射法生成高速列车头部流场的六面体贴体网格。采用三维大涡模拟法(LES)计算高速列车流线型头部的瞬态外流场,利用Lighthill-Curle声学比拟理论预测高速列车头部诱发的气动噪声。研究结果表明:气动噪声在很宽的频带内存在,是一种... 利用映射法生成高速列车头部流场的六面体贴体网格。采用三维大涡模拟法(LES)计算高速列车流线型头部的瞬态外流场,利用Lighthill-Curle声学比拟理论预测高速列车头部诱发的气动噪声。研究结果表明:气动噪声在很宽的频带内存在,是一种宽频噪声;在低频时,声压幅值较大,随着频率升高,幅值下降;当来流速度一定时,距离气动噪声源越远,总声压级越低,但总声压级的衰减幅度减少;随着列车运行速度增加,诱发的噪声加大,但距离车头曲面越远,总声压级的增幅越小;同一噪声源在不同受声点引起的噪声频谱曲线基本相似,控制列车运行过程中产生的脉动压力,能够减少气动噪声。 展开更多

关键词 高速列车 车头曲面 脉动压力 气动噪声 lighthill—Curle声学理论

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高速受电弓气动噪声特性分析 被引量：17

10

作者 张亚东 张继业 张卫华 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期47-56,共10页

针对高速列车受电弓气动噪声声源组成的复杂性和各部件对总噪声的贡献量问题,基于Lighthill声学理论,采用三维、宽频带噪声源模型,LES大涡模拟和FW-H声学模型对DSA380型高速受电弓气动噪声进行数值模拟,分析该型受电弓的主要气动噪声声... 针对高速列车受电弓气动噪声声源组成的复杂性和各部件对总噪声的贡献量问题,基于Lighthill声学理论,采用三维、宽频带噪声源模型,LES大涡模拟和FW-H声学模型对DSA380型高速受电弓气动噪声进行数值模拟,分析该型受电弓的主要气动噪声声源特性及各部件对受电弓远场气动噪声的贡献量大小,并提出降噪改进意见。研究结果表明:受电弓主要噪声源为弓头、绝缘子、底架、下臂杆等组件的迎风侧位置,其中碳滑板、平衡臂、弓头支架、底架、绝缘子、下臂杆等部件对远场气动噪声声源的贡献量最多;受电弓气动噪声是宽频噪声,且主要能量集中在1602 500Hz,存在主频305、608、913Hz(350km/h运行),且各阶主频与运行速度均满足线性关系;相邻2测点满足2倍关系的横向受声点声压级,其衰减幅度大约为6dBA,且与横向距离的对数成线性关系;垂向受声点的声压级最大值出现在距地面高度7.192m处;运行速度不改变受电弓的偶极子噪声指向特性(垂向平面在θ=0°、纵向平面在θ=120°、横向平面在θ=90°处的噪声指向性明显),只改变其幅值,随着运行速度的增大其增加幅度越小;受电弓以开口方式运行的气动噪声性能较闭口方式好,降噪效果明显。 展开更多

关键词 高速列车 受电弓 气动噪声 大涡模拟 噪声贡献量 宽频带噪声源模型 lighthill声学比拟理论

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高速列车头车外流场气动噪声的仿真与实验研究 被引量：6

11

作者 姜世杰 杨松 +1 位作者 吴丹 闻邦椿 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1137-1142,共6页

针对高速列车的头车进行全尺寸三维模型和流场流域的创建,并通过k-ε湍流模型计算稳态流场;在稳态流场的基础上,采用宽频带噪声模型计算头车表面的气动噪声源;利用大涡模拟(LES)方法计算瞬态流场,进而获取车身外表面的脉动压力;再基于... 针对高速列车的头车进行全尺寸三维模型和流场流域的创建,并通过k-ε湍流模型计算稳态流场;在稳态流场的基础上,采用宽频带噪声模型计算头车表面的气动噪声源;利用大涡模拟(LES)方法计算瞬态流场,进而获取车身外表面的脉动压力;再基于瞬态流场,采用Lighthill声类比理论研究头车远场气动噪声的计算.最后,比较气动噪声的仿真分析结果与实地试验结果,验证了仿真结果的正确性. 展开更多

关键词 高速列车 气动噪声 lighthill声类比理论 仿真分析 实地试验

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圆柱绕流噪声预报的流场与声场模拟方法对比研究 被引量：11

12

作者 张翰钦 陈明 孙国仓 《噪声与振动控制》 CSCD 2016年第3期26-31,共6页

以三维圆柱为研究对象,使用Lighthill声类比法研究其绕流发声问题。第一步进行流场计算,分别用大涡模拟(LES)、脱体涡模拟(DES)和瞬态雷诺平均法(URANS)模拟声源区流场,通过对比流场压力和涡量等参数,据此选取合适的流场仿真方法;第二... 以三维圆柱为研究对象,使用Lighthill声类比法研究其绕流发声问题。第一步进行流场计算,分别用大涡模拟(LES)、脱体涡模拟(DES)和瞬态雷诺平均法(URANS)模拟声源区流场,通过对比流场压力和涡量等参数,据此选取合适的流场仿真方法;第二步用基于Lighthill方程FW-H积分法和边界元法预报远场直发声,通过和Revell试验结果比较,分析各种计算方法差别。研究表明:进行流场仿真时LES计算结果最好,IDDES法在保证计算精度条件下能有效减少流场网格数量,URANS法误差很大;进行辐射噪声预报时,FW-H积分法和边界元法基本相同。 展开更多

关键词 声学 流噪声 大涡模拟 脱体涡模拟 lighthill声类比

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变截面管道流噪声数值计算 被引量：10

13

作者 赵威 彭旭 +1 位作者 陈明 李奇 《噪声与振动控制》 CSCD 2016年第3期48-51,150,共5页

采用变分形式的Lighthill声类比方程来定量地求解管路内流噪声。数值计算主要分为两步:第一步通过精细的流场网格计算非定常的噪声源;第二步将声源结果守恒插值至声学网格,并通过有限元法计算声传播。在非定常流场计算中采用大涡模拟(L... 采用变分形式的Lighthill声类比方程来定量地求解管路内流噪声。数值计算主要分为两步:第一步通过精细的流场网格计算非定常的噪声源;第二步将声源结果守恒插值至声学网格,并通过有限元法计算声传播。在非定常流场计算中采用大涡模拟(LES)湍流模型,以获取噪声源。与试验值对比发现数值计算结果与试验结果趋势一致,从而验证了计算结果的合理性。研究结果表明,在分析原截面突缩管的主要噪声源分布后,优化管截面获得很好的降噪效果。 展开更多

关键词 声学 流噪声 lighthill声类比方程 有限元法 大涡模拟 湍流模型

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基于神经网络方法的高速列车车外气动噪声预测 被引量：4

14

作者 李辉 肖新标 金学松 《噪声与振动控制》 CSCD 2015年第3期56-59,116,共5页

利用神经网络进行高速列车车外气动噪声预测研究。基于Lighthill声学类比理论,建立高速列车气动噪声计算模型。在此基础上采用Levenberg-Marquardt(LM)算法建立车外气动噪声的神经网络预测模型,选取车外气动噪声样本点对预测模型进行训... 利用神经网络进行高速列车车外气动噪声预测研究。基于Lighthill声学类比理论,建立高速列车气动噪声计算模型。在此基础上采用Levenberg-Marquardt(LM)算法建立车外气动噪声的神经网络预测模型,选取车外气动噪声样本点对预测模型进行训练,用训练好的神经网络预测模型预测车外气动噪声。结果表明,建立的神经网络模型对车外噪声具有较好的预测效果,可以用来进行高速列车车外噪声预测。 展开更多

关键词 声学 高速列车 气动噪声 声类比理论 神经网络 预测

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基于大涡模拟的水下射流噪声计算方法分析 被引量：7

15

作者 王祖华 张锦岚 《噪声与振动控制》 CSCD 2017年第3期47-51,共5页

在前期对低马赫数下气动噪声计算方法的研究基础上,建立大涡模拟(LES)和Lighthil声类比水动力噪声混合计算方法,并通过参考文献中的水下射流声学实验结果对该方法进行验证。首先,参考试验模型尺寸建立三维模型,分别划分流场计算和声学... 在前期对低马赫数下气动噪声计算方法的研究基础上,建立大涡模拟(LES)和Lighthil声类比水动力噪声混合计算方法,并通过参考文献中的水下射流声学实验结果对该方法进行验证。首先,参考试验模型尺寸建立三维模型,分别划分流场计算和声学计算所需结构网格,通过试算确定外流域大小和网格划分方式;接着,采用LES对射流流场进行计算,通过压差、压力脉动、速度不均匀度等指标对湍流流场特性和计算稳定性进行分析;随后,将流场计算结果作为声源项插值到声学网格,基于Lighthill声类比理论,对水下射流噪声进行计算;最后,对比水下射流声学试验数据与流噪声计算结果,验证和分析该混合计算方法计算水下射流噪声的可行性和正确性。结果表明,所建立的LES和Lighthill混合计算方法能较好地模拟水下射流噪声,可用于水动力噪声的研究。 展开更多

关键词 声学 大涡模拟 lighthill声类比 水动力噪声 混合计算 水下射流

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不同舵角的舵翼结构涡量及流噪声特性分析 被引量：2

16

作者 屈铎 张振海 楼京俊 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第6期40-44,共5页

以梯形舵翼结构为研究对象,采用CFD大涡模拟及Lighthill声类比理论对不同舵角下舵翼结构的流场和声场进行数值预报,分析其涡量特性及流噪声特性。结果表明:来流速度相同时,随着舵角的增大,涡系越来越复杂,涡量及流噪声也随之增大;涡系... 以梯形舵翼结构为研究对象,采用CFD大涡模拟及Lighthill声类比理论对不同舵角下舵翼结构的流场和声场进行数值预报,分析其涡量特性及流噪声特性。结果表明:来流速度相同时,随着舵角的增大,涡系越来越复杂,涡量及流噪声也随之增大;涡系主要集中在稳定翼的导边、舵翼的尾缘及舵与稳定翼之间;舵翼结构流噪声的声压级频谱频带较宽,无明显的主频率出现;低频时声压级幅值较大,并且随着频率升高而持续下降;舵翼尾缘及稳定翼导边前缘的声场强度比翼型两侧的声场强度大,这也和流场涡量分析结果一致,进而说明了涡流是产生流噪声的根本原因。 展开更多

关键词 舵翼 涡量 流噪声 舵角 大涡模拟 lighthill声类比理论

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燃气轮机1.5级轴流压气机气动噪声预测 被引量：1

17

作者 卢华兵 王正祥 +2 位作者 刘威 肖友洪 刘志刚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期379-385,共7页

针对多排叶片旋转机械气动声源的复杂性,本文研究了一种预测多排叶轮气动噪声的数值模拟方法。基于混合计算方法研究了燃气轮机1.5级压气机的气动噪声特性,采用剪切应力传输湍流模型对1.5级轴流压气机的三维非定常流场进行全通道计算并... 针对多排叶片旋转机械气动声源的复杂性,本文研究了一种预测多排叶轮气动噪声的数值模拟方法。基于混合计算方法研究了燃气轮机1.5级压气机的气动噪声特性,采用剪切应力传输湍流模型对1.5级轴流压气机的三维非定常流场进行全通道计算并获得声源,基于变分形式的Lighthill声类比耦合声源信息预测了压气机噪声,并在压气机动态实验台开展了流场和噪声实验研究。结果表明:非定常压力脉动傅里叶变换后峰值主要出现在叶片通过频率及其谐波处,且压力幅值随着叶频阶数的升高而降低;前传噪声有明显的声学指向性,具有明显的偶极子特征,离散噪声包含可传播的高阶模态;数值仿真的结果与实验吻合较好,本文研究的数值计算方法对多排叶轮的气动噪声预测具有较高的精度。 展开更多

关键词 1.5级压气机 气动噪声 叶片通过频率 数值模拟 声类比理论 声学噪声 指向性 频域分析 声辐射

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