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仿生学气动噪声控制研究的历史、现状和进展 被引量:27
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作者 乔渭阳 仝帆 +2 位作者 陈伟杰 王勋年 陈正武 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期98-121,共24页
飞机/发动机噪声控制技术是目前绿色航空概念的主要目标之一,也是航空领域大国间竞争的关键技术。经过半个多世纪气动声学理论和飞机/发动机噪声控制技术研究后,进一步降低飞机噪声遇到了技术瓶颈。湍流宽频噪声由于其物理机制的复杂性... 飞机/发动机噪声控制技术是目前绿色航空概念的主要目标之一,也是航空领域大国间竞争的关键技术。经过半个多世纪气动声学理论和飞机/发动机噪声控制技术研究后,进一步降低飞机噪声遇到了技术瓶颈。湍流宽频噪声由于其物理机制的复杂性、流动过程的无法避免性和在飞机/发动机流场中存在的普遍性,已成为当前气动噪声控制的难点和重点。以"师法自然"为核心的仿生学气动噪声控制,得到了前所未有的重视和研究,为气动噪声控制提供了新的思想,并构成了气动噪声控制的新方向。以飞机/发动机湍流宽频噪声控制为对象,首先回顾了仿生学气动噪声控制技术的研究历史,并详细介绍了机翼/叶片尾缘和前缘的仿生学降噪研究现状和发展动态,分析了目前仿生学气动噪声控制理论和技术的主要问题及未来的研究重点和发展方向。 展开更多
关键词 仿生学 锯齿尾缘 波浪前缘 气动噪声 宽频噪声
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高速列车受电弓区域气动噪声的尺度效应研究 被引量:2
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作者 袁思齐 杨志刚 +2 位作者 李雪亮 谭晓明 马瑞轩 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3061-3071,共11页
受限于风洞尺寸和仿真计算规模,研究高速列车气动噪声问题时,通常采用缩比模型。然而,由于受电弓区域的流场结构复杂,缩比模型的使用会导致雷诺数减小,从而改变流场结构,进而影响气动噪声特性。为探明模型尺度对气动噪声声源分布和辐射... 受限于风洞尺寸和仿真计算规模,研究高速列车气动噪声问题时,通常采用缩比模型。然而,由于受电弓区域的流场结构复杂,缩比模型的使用会导致雷诺数减小,从而改变流场结构,进而影响气动噪声特性。为探明模型尺度对气动噪声声源分布和辐射噪声强度的影响,结合大涡模拟和Ffowcs Williams-Hawkings积分方程,研究高速列车受电弓区域不同缩比尺度下的气动激扰特征、表面偶极子声能和远场辐射噪声声压级。研究结果表明:随着模型尺寸减小,流动主尺度从受电弓上部迁移到受电弓下部。流场变化导致声场主发声源随之迁移,受电弓区域的整体辐射噪声呈下降趋势。1/4、1/8、1/16、1/25和1/50比例的缩比模型辐射噪声分别为97.40,95.39,94.30,92.48和88.1 dB(A)。其中,1/4比例的缩比模型受电弓上部声源声功率占比为32%,受电弓区域整体声源谱型存在2个峰值,峰值频率由弓头和上臂杆产生;而在1/50缩比模型中受电弓下部声源声功率占比为87%,受电弓区域整体声源谱型呈现宽频特征,与受电弓腔谱型特征一致。研究结果揭示模型缩小导致的误差是非线性的,进行缩比模型试验时,需要根据具体的缩比尺度对声源特征进行相应的修正,以便更准确地反映实际情况。研究结果可为缩比模型试验仿真以及未来高速列车的低气动噪声设计提供参考依据。 展开更多
关键词 高速列车 受电弓 气动声学 尺度效应 等效声源
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基于气动噪声数值分析的高速列车等效通过噪声预测 被引量:4
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作者 姜旭东 颜佳慧 +2 位作者 李盈利 闫仕光 汤宴宁 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1737-1746,共10页
在列车外形设计阶段,工程上通常采用列车通过噪声评估线路噪声以指导气动外形设计。实车试验测量通过噪声成本高且条件苛刻,本文通过数值模拟分析了高速列车气动噪声特性,并利用运动声源延迟模型预测了列车等效通过噪声,为车外气动噪声... 在列车外形设计阶段,工程上通常采用列车通过噪声评估线路噪声以指导气动外形设计。实车试验测量通过噪声成本高且条件苛刻,本文通过数值模拟分析了高速列车气动噪声特性,并利用运动声源延迟模型预测了列车等效通过噪声,为车外气动噪声评估以及列车外形设计提供理论与技术支撑。为了精确捕捉列车表面流体扰动,因为列车气动噪声计算网格量较大,因此建立高速列车三车网格模型以简化计算。高速列车气动噪声特性分析使用流体仿真软件ANSYS FLUENT,基于稳态的湍流模型以及大涡模拟的数值分析模型,并通过Ffowcs Williams-Hawkins(FW-H)方程得到车外沿线标准点辐射气动噪声;随后,根据运动声源延迟时间模型,建立列车等效通过噪声换算模型,将频域下各标准点的列车辐射噪声转换为时域等效通过噪声。通过声源叠加进一步预测列车不同编组的通过噪声水平,可以观察到编组数量增加会提高噪声水平;为了全面评估列车运行时通过噪声水平,在气动激励的基础上叠加轮轨噪声激励,以最大A声级(L_(Amax))、声暴露级(SEL)和短时等效连续声压级(L_(Aeq,T))表示通过噪声水平,结果表明轮轨噪声对通过噪声水平影响显著。高速列车数值模拟气动辐射噪声转化为通过噪声的预测模型可以初步评估高速列车运行时的线路噪声水平,为优化列车外形提供指导,从而降低列车噪声水平。 展开更多
关键词 高速列车 气动噪声 声源叠加 通过噪声 轮轨噪声
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汽车外后视镜造型对气动和噪声影响的风洞实验研究 被引量:3
4
作者 付威 王勋年 李勇 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期92-106,共15页
为降低由汽车后视镜带来的气动噪声,本文以一简化汽车外后视镜模型为基础模型,提出3个不同造型改进方案:A造型模型镜身倾斜15°;B造型模型镜身倾斜30°;C造型模型将原圆柱形底座改为椭柱形底座。对4款造型外后视镜模型进行风洞... 为降低由汽车后视镜带来的气动噪声,本文以一简化汽车外后视镜模型为基础模型,提出3个不同造型改进方案:A造型模型镜身倾斜15°;B造型模型镜身倾斜30°;C造型模型将原圆柱形底座改为椭柱形底座。对4款造型外后视镜模型进行风洞实验研究,分析流场、空气阻力和壁面脉动压力随造型改变的规律。气动特性(流场和阻力)采用粒子图像测速仪(PIV)和六分量动态天平测量,声学特性采用壁面麦克风对侧窗平板的湍流脉动进行测量。研究结果表明:3个造型改进方案均可在不同程度上改善外后视镜尾迹区域流场品质,有效降低空气阻力和气动噪声。其中B模型阻力系数较基础模型降低18.4%,壁面脉动压力总声压级在中低频段可降低4.6 dB;C模型可降低阻力系数7.5%,总声压级可降低4.3 dB。 展开更多
关键词 汽车外后视镜 空气阻力 脉动压力 气动噪声 风洞实验 流场显示
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基于传声器阵列的低速空腔噪声控制试验研究 被引量:1
5
作者 马瑞轩 李征初 +1 位作者 宋玉宝 王勋年 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期267-272,279,共7页
基于相位传声器阵列在声学风洞中测量了低速空腔流动中主要噪声源的分布特性,提出了一种新的评估气动声源强度的计算方法。通过在空腔前后缘加装锯齿板和阻挡板的方式探索了空腔噪声抑制策略,并且比较了不同措施的降噪效果。结果表明:... 基于相位传声器阵列在声学风洞中测量了低速空腔流动中主要噪声源的分布特性,提出了一种新的评估气动声源强度的计算方法。通过在空腔前后缘加装锯齿板和阻挡板的方式探索了空腔噪声抑制策略,并且比较了不同措施的降噪效果。结果表明:低速空腔流动噪声主要来自于剪切层与空腔后壁的相互作用;锯齿板以沿来流方向安装在前缘对空腔噪声控制效果最好,且锯齿越密集,噪声抑制效果越明显;阻挡板对空腔噪声控制效果不理想。 展开更多
关键词 传声器阵列 空腔流动 风洞试验 噪声抑制
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分形及规则布置方柱绕流场及气动噪声特性数值研究
6
作者 陈武 韩斐 周毅 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第3期380-393,共14页
采用大涡模拟并结合K-FWH声比拟方法对两种具有相同阻塞率的方柱布置(规则布置和分形布置)流场进行数值模拟研究。首先利用前人的单方柱绕流实验和数值结果对本文所使用的大涡模拟方法进行验证,结果表明本文所采用的数值方法能较好的预... 采用大涡模拟并结合K-FWH声比拟方法对两种具有相同阻塞率的方柱布置(规则布置和分形布置)流场进行数值模拟研究。首先利用前人的单方柱绕流实验和数值结果对本文所使用的大涡模拟方法进行验证,结果表明本文所采用的数值方法能较好的预测绕流问题的湍流特性。研究发现在雷诺数为10~4,两类布置方柱尾流场平均阻力系数大致相等。规则布置方柱尾流场旋涡脱落呈现明显的“相位锁定”现象,而分形布置方柱尾流场旋涡脱落杂乱无序。与此同时,声学仿真结果表明两类流场的远场声压级指向分布大致相同。规则布置方柱流场中的噪声呈现“相位锁定”现象,分形布置方柱流场能够改变噪声频谱特性,使低频噪声向高频噪声转移。 展开更多
关键词 分形布置 大涡模拟 声比拟 湍流特性 气动噪声
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增升装置缝翼噪声机理与控制研究进展
7
作者 魏人可 刘宇 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期20-37,共18页
在飞机着陆过程中,增升装置中的缝翼是机体气动噪声的重要噪声源。近几十年来,国内外研究者针对缝翼噪声开展了大量风洞试验研究,对其噪声特性和机理已有深入认识,并在流动控制和降噪技术方面进行了诸多尝试。本文综述分析了二维翼型缝... 在飞机着陆过程中,增升装置中的缝翼是机体气动噪声的重要噪声源。近几十年来,国内外研究者针对缝翼噪声开展了大量风洞试验研究,对其噪声特性和机理已有深入认识,并在流动控制和降噪技术方面进行了诸多尝试。本文综述分析了二维翼型缝翼噪声风洞试验研究方面的主要进展,介绍了3种缝翼噪声成分(低频宽频噪声、高频离散纯音噪声和低频离散纯音噪声)的产生机理。缝翼噪声控制主要有3类思路:第一类是以凹腔填充为代表的整流方法,通过消除或限制回流的产生控制噪声,效果最为显著;第二类是在缝翼尖端干扰剪切层内相干结构的形成;第三类则是从工程可行性出发,通过优化缝道和缝翼结构参数或采用前缘下垂等新构型来控制噪声。未来研究需进一步借助先进测试手段和试验方案,深入认识缝翼凹腔剪切层流动的流声耦合及其与缝翼尾缘相互作用等复杂现象,以获得更为高效的噪声控制技术。 展开更多
关键词 增升装置 缝翼噪声 噪声机理 噪声控制
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圆柱与扭转柱杆件受电弓气动与噪声研究 被引量:4
8
作者 李启良 李卓明 魏峥 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1177-1183,共7页
受电弓气动与噪声性能对高速列车非常重要,为此开展了圆柱和扭转柱杆件受电弓气动与噪声仿真分析。与圆柱杆件相比,扭转柱杆件受电弓虽然平均阻力稍有增大,但其平均和脉动升力大幅度降低,从气动力角度来看对改善受电弓运行稳定性和受流... 受电弓气动与噪声性能对高速列车非常重要,为此开展了圆柱和扭转柱杆件受电弓气动与噪声仿真分析。与圆柱杆件相比,扭转柱杆件受电弓虽然平均阻力稍有增大,但其平均和脉动升力大幅度降低,从气动力角度来看对改善受电弓运行稳定性和受流质量有积极作用。通过对受电弓尾迹流场开展聚类分析发现,圆柱杆件和扭转柱杆件受电弓尾迹流场均存在三条闭环转换路径。与圆柱杆件相比,扭转柱杆件的第二条转换路径稍短,但第三条转换路径稍长。当下臂杆由圆柱变为扭转柱时,在高度方向将由单一的旋涡向多个正负交替旋涡转变。扭转柱杆件受电弓消除圆柱杆件受电弓的峰值噪声,总声压级减少了1.5 dB,改善了受电弓气动噪声性能。 展开更多
关键词 圆柱 扭转柱 受电弓 聚类分析 气动与噪声
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超声速喷流激波噪声基础问题数值模拟研究进展 被引量:1
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作者 张树海 武从海 +2 位作者 罗勇 韩帅斌 张俊龙 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-27,共27页
超声速喷流问题是一个包含激波、旋涡、湍流和声波的多尺度复杂流动问题,其数值模拟方法及激波噪声产生机制是相关研究的长期热点和难点。本文简要回顾了超声速喷流激波噪声研究进展,重点介绍了针对激波噪声计算方法的非物理噪声消除技... 超声速喷流问题是一个包含激波、旋涡、湍流和声波的多尺度复杂流动问题,其数值模拟方法及激波噪声产生机制是相关研究的长期热点和难点。本文简要回顾了超声速喷流激波噪声研究进展,重点介绍了针对激波噪声计算方法的非物理噪声消除技术和光滑因子设计准则,针对超声速喷流激波噪声研究设计的模型问题(包括旋涡–旋涡相互作用、激波–旋涡相互作用和激波–剪切层相互作用等),以及轴对称和三维超声速喷流的研究进展。本文还介绍了作者最近针对超声速喷流开展的三维直接数值模拟、实验验证工作和初步分析结果(包括轴对称模态定位、束缚波演化和摆动模态发展等)。 展开更多
关键词 超声速喷流 激波 旋涡 湍流 噪声 数值模拟
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气动噪声源频域自适应区域积分算法及风洞试验应用 被引量:3
10
作者 赵佳锡 章荣平 +2 位作者 张俊龙 李征初 宋玉宝 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第19期162-171,共10页
声源区域积分算法是风洞试验中提取飞机组成部件气动噪声源特征的有效数据处理方法。传统声源区域积分算法的积分区域固定,但是飞机机体的气动噪声分布特征会随频率发生明显变化,导致积分结果存在较大误差。为提高频域分布特征变化的声... 声源区域积分算法是风洞试验中提取飞机组成部件气动噪声源特征的有效数据处理方法。传统声源区域积分算法的积分区域固定,但是飞机机体的气动噪声分布特征会随频率发生明显变化,导致积分结果存在较大误差。为提高频域分布特征变化的声源积分结果准确性,提出了基于CLEAN-SC算法的频域自适应区域积分算法,核心思想是将声源积分区域离散划分,依据CLEAN-SC算法得到的子区域内最强声源位置进行积分区域的自适应优化,从而获取更准确的声源积分结果。通过仿真计算和声学风洞试验数据分析,频域自适应区域积分算法能够得到更为准确的声源积分结果,对于机体气动噪声等动态声源具有更好的适用性。 展开更多
关键词 气动噪声 风洞试验 声源区域积分 机体噪声
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流阻渐变型后缘抑制BWB发动机噪声衍射实验研究 被引量:2
11
作者 李文建 陈鹏 +3 位作者 王勇 卢翔宇 王俊伟 赵鲲 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期79-86,共8页
在翼身融合体(BWB)飞机外形布局中,利用机体部件对发动机噪声源的遮挡作用可以降低发动机对地面的噪声影响。流阻渐变分布的吸声材料可以有效抑制由于声压突然变化而导致的粒子振动速度变大,根据此边缘效应抑制机理,提出了一种新型流阻... 在翼身融合体(BWB)飞机外形布局中,利用机体部件对发动机噪声源的遮挡作用可以降低发动机对地面的噪声影响。流阻渐变分布的吸声材料可以有效抑制由于声压突然变化而导致的粒子振动速度变大,根据此边缘效应抑制机理,提出了一种新型流阻渐变型后缘来进一步降低BWB发动机对地面的噪声影响。为此,在具有全消声环境的0.55m×0.4m声学引导风洞中,利用"NACA0012翼型+旁侧圆柱"的简化模型类比翼身融合体飞机机体与背部发动机之间的外形布局,分别从经典声学和气动声学的角度探讨填充3种不同流阻率吸声材料的翼型后缘对旁侧噪声源衍射噪声的抑制效果,分析在不同来流风速下不同翼型后缘对另一侧声场噪声的不同影响。研究结果表明:旁侧噪声源在有翼型遮挡的情况下,噪声的声压级明显降低,最多能降低约5dB;而将标准后缘分别更换为3种不同流阻渐变型后缘后,在不同程度上额外抑制了噪声组成中的衍射噪声,从而进一步降低了噪声;且降噪效果与流阻率正相关,其中流阻率最大的吸声材料降噪效果最好,能进一步降低噪声声压级约3dB;可推测吸声材料流阻率在0~∞的范围中,降噪效果随流阻率r增加呈先增强后减弱的现象。 展开更多
关键词 翼身融合体 发动机噪声 流阻渐变 边缘效应 后缘
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5.5m×4m声学风洞在中俄民机起落架噪声特性及控制技术联合研究中的应用 被引量:3
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作者 赵鲲 王勋年 +2 位作者 宋玉宝 范正磊 KOPIEV Victor 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期66-76,共11页
以中国-俄罗斯民用飞机起落架噪声特性及控制技术联合研究中所使用的5.5 m×4 m声学风洞(FL-17风洞)为例,介绍了大型声学风洞在科研工作中的应用情况。首先介绍了FL-17风洞的研制历程与各项性能指标;然后基于中俄联合研究中的大尺... 以中国-俄罗斯民用飞机起落架噪声特性及控制技术联合研究中所使用的5.5 m×4 m声学风洞(FL-17风洞)为例,介绍了大型声学风洞在科研工作中的应用情况。首先介绍了FL-17风洞的研制历程与各项性能指标;然后基于中俄联合研究中的大尺度起落架气动噪声风洞试验,概述了起落架噪声相关领域的研究现状,以及利用FL-17风洞开展的起落架噪声机理与控制技术方面的研究内容与成果,如试验、数值模拟和噪声预测数据库,以及基于非常规截面方法和空气幕方法的起落架降噪技术等;最后,对于大型声学风洞的科研使用给出了一些经验和建议。 展开更多
关键词 声学风洞 起落架噪声 中国-俄罗斯联合研究 空气幕 气动声学
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基于面元-涡粒子法的螺旋桨气动特性及噪声研究 被引量:2
13
作者 刘乾 刘汉儒 +3 位作者 李家辉 尚珣 陈南树 王掩刚 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期778-786,共9页
为了满足叶轮机械的高效非定常气动仿真需求,发展了耦合面元-涡粒子法和Lowson自由远场声学模型的气动声学快速方法,并应用于某型螺旋桨气动特性和噪声特性的预测研究。气动计算结果表明:与有限体积法(finite volume method,FVM)相比,... 为了满足叶轮机械的高效非定常气动仿真需求,发展了耦合面元-涡粒子法和Lowson自由远场声学模型的气动声学快速方法,并应用于某型螺旋桨气动特性和噪声特性的预测研究。气动计算结果表明:与有限体积法(finite volume method,FVM)相比,使用面元-涡粒子法(panel⁃vortex particle method,PVM)可以获得一致的叶表压力分布、下游尾迹速度分布和推力;相比于二阶的有限体积法,面元-涡粒子法的尾迹涡量数值耗散更低,尾涡附近速度梯度变化更明显。声学计算结果表明:与有限体积法结合Lowson模型的声学结果相比,使用面元-涡粒子法与Lowson模型结合可以解出相近的声压级指向性结果,在声场特征指向位置处(桨盘前轴向夹角60°位置)1BPF(blade passing frequency)下声压级幅值相对误差仅为5%,能满足声学分析需求。在计算耗时方面,面元-涡粒子法求解速度比有限体积法高出一个量级,证实发展的方法能满足分布式电推进系统动力叶轮机械的非定常气动特性和噪声性能的高效预测评估。 展开更多
关键词 面元法 涡粒子法 螺旋桨 非定常气动 气动噪声
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带仿鳍式尾缘结构有限长翼型的噪声特性及降噪实验研究 被引量:1
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作者 刘宴利 仝帆 +2 位作者 王勇 王超 黄奔 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期20-27,共8页
中低雷诺数条件下,翼型绕流时会产生窄带高强度的纯音噪声。为探究仿鳍式尾缘结构对壁面安装形式下有限长翼型产生的纯音噪声的抑制效果,通过实验研究了壁面安装形式下带有高度为2、4、6和8 mm的仿鳍式尾缘结构的有限长NACA0012翼型模... 中低雷诺数条件下,翼型绕流时会产生窄带高强度的纯音噪声。为探究仿鳍式尾缘结构对壁面安装形式下有限长翼型产生的纯音噪声的抑制效果,通过实验研究了壁面安装形式下带有高度为2、4、6和8 mm的仿鳍式尾缘结构的有限长NACA0012翼型模型的降噪效果及其噪声特性。在0.55 m×0.4 m声学风洞中测量了不同流速、不同迎角条件下翼型模型的远场传声器信号和传声器阵列信号。远场传声器频谱图和波束形成声源成像图表明:未安装仿鳍式尾缘结构的基础翼型产生了明显的中高频纯音噪声,且纯音噪声的频率随流速的增加向高频移动;仿鳍式尾缘结构可有效降低甚至消除基础翼型产生的纯音噪声,而对其他频带噪声几乎无影响;仿鳍式尾缘结构高度越大降噪效果越好;仿鳍式尾缘结构翼型产生的宽频噪声主要分布在翼型尾缘、叶尖、翼型前缘及尾缘与壁面的连接处,当仿鳍式尾缘结构高度较大时还会在叶尖产生高频噪声。 展开更多
关键词 有限长翼型 纯音噪声 仿鳍式尾缘结构 波束形成
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水中开孔腔流激振荡控制实验研究 被引量:5
15
作者 章文文 徐荣武 +2 位作者 何琳 潘龙德 赵佳锡 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2762-2775,共14页
水中开孔腔流激振荡是水下航行器的一类突出噪声源.为探究有效抑制水中开孔腔流激振荡的控制方法和作用特性,首先以水下航行器的表面开孔结构为对象设计了开孔腔模型,并提出一种基于来流边界层分流原理的流动控制装置——前缘分流体,借... 水中开孔腔流激振荡是水下航行器的一类突出噪声源.为探究有效抑制水中开孔腔流激振荡的控制方法和作用特性,首先以水下航行器的表面开孔结构为对象设计了开孔腔模型,并提出一种基于来流边界层分流原理的流动控制装置——前缘分流体,借助循环水洞装置对水中开孔腔的流激振荡特性及其控制进行了实验研究.通过沿流向和展向安装于腔底的动态压力传感器测量腔内脉动压力,分别从腔内脉动压力的频谱特性和空间分布特性两方面,探讨了水中开孔腔在不同流速下的流激振荡特性和前缘分流体对水中开孔腔流激振荡的控制效果,并对前缘分流体的主要作用机理进行了分析.研究结果表明:水中开孔腔流激振荡形式以剪切层自持振荡为主,在流速较低时,如2.4 m/s,就会产生稳定的自持振荡,且具有随流速升高而急剧增大的趋势;前缘分流体对水中开孔腔绕流自持振荡具有良好的抑制效果,且抑制效果随流速增加而显著提升,对腔内脉动压力频谱峰值和总级的最大抑制量分别达到25.3 dB和15.6 dB;此外,前缘分流体对开孔腔流激振荡具有低频频移作用,有益于避免发生流激空腔共振;脉动压力空间分布特性表明,前缘分流体对水中开孔腔流激振荡抑制机理主要在于破坏了腔内流场受到的周期调制作用. 展开更多
关键词 开孔腔 流激振荡 流动控制 空腔流动 水下噪声
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仿生覆羽控制固定翼无人机流动失速风洞实验 被引量:1
16
作者 刘一宏 马兴宇 +3 位作者 巩绪安 黄逸军 王勇 姜楠 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第10期52-60,I0002,共10页
研究了基于鸟类仿生学设计的人工柔性锯齿形覆羽在平直机翼大攻角失速流动控制中的作用。实验在天津大学低速回流式低湍流度风洞中进行,以展长1.0 m、弦长300 mm的NACA0018平直机翼模型在15°攻角条件下产生的失速流动作为研究对象... 研究了基于鸟类仿生学设计的人工柔性锯齿形覆羽在平直机翼大攻角失速流动控制中的作用。实验在天津大学低速回流式低湍流度风洞中进行,以展长1.0 m、弦长300 mm的NACA0018平直机翼模型在15°攻角条件下产生的失速流动作为研究对象,基于弦长的雷诺数为Re=5.1×10^(5)。实验中,将柔性覆羽沿展向分别安装在机翼上翼面的不同位置处,利用单丝热线风速仪扫掠测量机翼尾流的速度信号,并与无控制工况的平均速度、脉动速度、功率谱密度等对比。实验结果显示:在20%c位置工况中,柔性覆羽装置吸收来流中的能量,随上翼面流动自适应振动;在80%c位置工况中,柔性覆羽处于准平衡位置,并伴随微小振动。两种工况的尾流区平均速度亏损恢复明显,同时前缘剪切层和尾缘剪切层中的湍流脉动均明显降低,两种工况均实现了流动失速的有效控制。进一步的功率谱密度和离散小波分析显示,柔性覆羽的自适应振动能有效地抑制剪切层中低频、大尺度结构(fc/U∞<1),并将其转化为高频、小尺度结构(fc/U∞≈3),增强了前缘剪切层和尾缘剪切层的相干性。该研究结论揭示了类鸟类柔性覆羽在平直机翼大攻角失速流动控制中的作用机理。 展开更多
关键词 仿生学 风洞实验 覆羽 失速流动 流动控制 热线风速仪
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高速列车受电弓气动噪声数值模拟 被引量:3
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作者 韩斐 周毅 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第34期15103-15114,共12页
受电弓作为高速列车主要噪声源之一,是一个包含许多部件的复杂结构。为研究受电弓气动噪声的主要噪声源以及远场气动噪声特性,基于计算流体力学开源软件OpenFOAM,采用大涡模拟结合K-FWH方程的联合方法,探究受电弓在250、300、350 km/h... 受电弓作为高速列车主要噪声源之一,是一个包含许多部件的复杂结构。为研究受电弓气动噪声的主要噪声源以及远场气动噪声特性,基于计算流体力学开源软件OpenFOAM,采用大涡模拟结合K-FWH方程的联合方法,探究受电弓在250、300、350 km/h等不同速度下运行时的流场及气动噪声特性。通过模拟受电弓在不同速度以及不同开口状态下的运动,得到受电弓的频谱特性以及噪声源分布规律。结果表明,高速列车受电弓引发的远场气动噪声主要是低频和中频噪声,并且噪声频谱具有明显的主频。而远场噪声指向性方面,受电弓产生气动噪声具有偶极子特性,噪声主要向尾流斜上方传播。受电弓不同开口方向,所诱发的噪声声压级并不相同,闭口状态诱发的声压级更大。研究结果能为日后降低高速列车受电弓气动噪声的研究以及工程降噪问题提供理论参考。 展开更多
关键词 OPENFOAM 气动噪声 大涡模拟 K-FWH方程 受电弓
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桨叶数目对对转螺旋桨气动和噪声特性的影响 被引量:2
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作者 崔盼望 冯和英 +1 位作者 仝帆 陈正武 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第12期61-73,共13页
对转螺旋桨的高效率与低油耗等优点已引起人们越来越多的关注。然而,噪声是对转螺旋桨研制过程中亟需解决的关键问题。基于非线性谐波法和声类比理论,研究了转子桨叶数目对对转螺旋桨气动特性和噪声的影响规律及其物理机制。以某型对转... 对转螺旋桨的高效率与低油耗等优点已引起人们越来越多的关注。然而,噪声是对转螺旋桨研制过程中亟需解决的关键问题。基于非线性谐波法和声类比理论,研究了转子桨叶数目对对转螺旋桨气动特性和噪声的影响规律及其物理机制。以某型对转螺旋桨为基准对象,研究了7种不同桨叶数组合的对转螺旋桨模型。研究发现,增加对转螺旋桨前/后排转子桨叶数,前/后排转子拉力系数和功率系数将增大,而其波动幅值则明显减小,但这也将损害对转螺旋桨的总推进效率。提出在增加前/后排转子桨叶数的同时适当降低前/后排转子转速,结果表明,该方案既可以保证对转螺旋桨总推力及总效率不受影响,还可以在干涉噪声频率下,获得比单纯增加桨叶数更明显、更宽广的降噪效果。 展开更多
关键词 对转螺旋桨 转子桨叶数 非线性谐波方法 干涉噪声 气动性能
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电推进涵道风扇气动快速求解方法及性能分析研究 被引量:1
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作者 刘乾 刘汉儒 +1 位作者 尚珣 王掩刚 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期131-138,共8页
随着绿色航空发展,为了能在设计阶段快速获得涵道风扇气动性能参数和非定常流场特征,有必要开发一种高效的数值求解方法。基于小型电推进风扇内流弱可压和尾迹耗散特性,本文将转子和涵道的面元与尾迹涡粒子耦合,使用面元法求解固壁流场... 随着绿色航空发展,为了能在设计阶段快速获得涵道风扇气动性能参数和非定常流场特征,有必要开发一种高效的数值求解方法。基于小型电推进风扇内流弱可压和尾迹耗散特性,本文将转子和涵道的面元与尾迹涡粒子耦合,使用面元法求解固壁流场,使用涡量输运方程求解远场尾迹传播特征,克服了有限体积法尾迹耗散快的问题。研究表明,本文发展的面元-涡粒子耦合方法对涵道风扇叶表压力与有限体积法趋势一致,整体推力误差为7.83%,能满足工程快速预测需求。本文发展的高效非定常计算方法的尾迹计算数值耗散低,能揭示更为复杂的非定常流动现象,仿真结果显示风扇涵道对尾迹发展有明显约束,而当尾迹传播至外部时,涡量呈现出明显的收缩和对称分布特征。在计算效率方面,本文发展的耦合方法非定常计算效率高,计算相同非定常时间步耗时仅为有限体积法的1/6,具有潜在的涵道动力非定常设计应用价值。 展开更多
关键词 电推进系统 涵道风扇 面元-涡粒子法 非定常气动计算 快速预测方法
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降低圆柱升力脉动的智能自适应旋转控制 被引量:1
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作者 任峰 都军民 李广华 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期972-979,共8页
针对圆柱绕流的闭环主动控制问题,采用强化学习获得自适应的控制策略,利用圆柱下游的6个速度测点作为状态反馈,通过施加旋转作用来降低圆柱的升力脉动.为了获得高保真的流场时空演化历程,采用基于格子Boltzmann方法的求解器,其中结合多... 针对圆柱绕流的闭环主动控制问题,采用强化学习获得自适应的控制策略,利用圆柱下游的6个速度测点作为状态反馈,通过施加旋转作用来降低圆柱的升力脉动.为了获得高保真的流场时空演化历程,采用基于格子Boltzmann方法的求解器,其中结合多块网格以获得足够大的计算域并增强对近场流动的解析效果,以及多重直接力浸没边界方法以准确处理旋转圆柱边界.基于该控制回路和高保真数值环境,实现了降低孤立情形下圆柱升力脉动92.5%,降低阻力脉动44.3%的效果,同时尾流回流区长度增大了36.4%.通过局部线性稳定性分析发现,施加控制后流动的绝对不稳定性区域延长36%,此时尾流绝对不稳定区域最不稳定扰动频率偏离涡脱落频率.此外,基于策略迁移学习,在上游圆柱尾流干扰的情形下实现了降低下游圆柱升力脉动95.9%的控制效果,但同时也带来阻力增加约1倍的代价.本研究为降低圆柱升力脉动提供智能自适应旋转控制方案,并为未来开展复杂流动的智能控制提供详细案例参考. 展开更多
关键词 主动流动控制 强化学习 圆柱绕流 格子BOLTZMANN方法
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