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计算力学学报 2014年第5期31卷 663-669页

作者：余培汛白俊强郭博智韩啸西北工业大学航空学院西安710072

高速空腔流动的流场结构非常复杂,在一定条件下存在严重的压力、速度等脉动,诱发强烈的噪声,声压级可达到170dB,对腔内的导弹及其自身结构安全构成很大的威胁。应用基于两方程剪切应力(SST)的尺度自适应(SAS)分离流模型的CFD技术和气动... 详细信息

高速空腔流动的流场结构非常复杂,在一定条件下存在严重的压力、速度等脉动,诱发强烈的噪声,声压级可达到170dB,对腔内的导弹及其自身结构安全构成很大的威胁。应用基于两方程剪切应力(SST)的尺度自适应(SAS)分离流模型的CFD技术和气动声学频域理论(FW-H积分方程),模拟了射流对二维m219空腔(长深比L/D=5)内气动噪声变化情况,研究了空腔流动特性、流场结构及发声机理。在此基础上,首先对比分析了不同射流位置对空腔噪声的抑制情况,以此确定一个工程上可实现的射流位置;然后,对比分析了不同射流状态(不同的射流流量、温度)对空腔噪声的抑制情况。由此可知,跨音速(ma=0.85)条件下,采用不同的射流状态对空腔噪声具有不同的抑制效果,其中随着射流量及射流温度的增大,噪声抑制效果更加明显。

关键词： m219空腔尺度自适应分离流模型射流 FW-H方法气动噪声

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基于高阶间断伽辽金方法的非定常气动噪声数值模拟研究

基于高阶间断伽辽金方法的非定常气动噪声数值模拟研究

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作者：黄增辉南京航空航天大学

学位级别：硕士

作为流体力学的分支,气动噪声的研究分为理论研究、实验研究和数值模拟三种。一方面,风洞实验能够有效地获得观测点噪声分布,在机翼噪声控制、空腔噪声预测、起落架噪声研究等方面被广泛运用。但是,风洞实验所耗费的人力、物力、财力、... 详细信息

作为流体力学的分支,气动噪声的研究分为理论研究、实验研究和数值模拟三种。一方面,风洞实验能够有效地获得观测点噪声分布,在机翼噪声控制、空腔噪声预测、起落架噪声研究等方面被广泛运用。但是,风洞实验所耗费的人力、物力、财力、时间都是巨大的,节约时间和金钱的气动噪声数值模拟方法越来越受到青睐。另一方面,基于频域法的气动噪声数值模拟被广泛运用于商用和工程领域,但不适用于具有复杂非定常背景流场的气动噪声问题。论文基于线性化欧拉方程的混合计算气动声学方法,建立起适用于复杂非定常流动的高精度低耗散的气动噪声传播计算方法。采用非定常求解纳维-斯托克斯方程得到流场湍流信息,为声传播方程提供可靠的源项。声源的传播计算选用线性化欧拉方程。空间离散格式采用高阶间断伽辽金方法。采用龙格-库塔法对时间进行离散。流场网格的湍流信息通过高阶插值算法传递给声场网格。本文首先通过对三维高斯波算例对比分析,验证声场程序算法的可靠性和无反射边界条件设置。针对m219空腔的气动噪声计算,对比声源的分布、量级、声压曲线、声压级频谱图以及压力均方根曲线,验证算法的精度,与其他数值方法对比,表明高阶间断伽辽金方法更适用于模拟复杂非定常流的声传播问题,且在保证相同精度情况下,需要更少的网格单元。

关键词：高阶间断伽辽金方法计算气动声学非定常流声传播三维高斯波 m219空腔

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仿生非光滑结构对空腔气动噪声的降噪研究

仿生非光滑结构对空腔气动噪声的降噪研究

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作者：凡兵吉林大学

学位级别：硕士

随着交通道路建设的进一步完善以及汽车工艺的不断发展，汽车的车速被不断的提高，而同时人们对汽车的舒适性和安全性也提出了更高的要求。其中，噪声会让驾驶员产生疲劳，对人们的舒适性和安全性造成很大的影响，特别是气动噪声，它会... 详细信息

随着交通道路建设的进一步完善以及汽车工艺的不断发展，汽车的车速被不断的提高，而同时人们对汽车的舒适性和安全性也提出了更高的要求。其中，噪声会让驾驶员产生疲劳，对人们的舒适性和安全性造成很大的影响，特别是气动噪声，它会随着速度的提升有很明显的增加。为了满足人们对舒适性和车速提高的要求，对气动噪声降低的研究就显得十分有意义了。本文针对汽车和高速列车中产生气动噪声十分明显的空腔结构作为研究对象，通过参考相关文献选取了典型的空腔模型m219作为研究的基础模型。通过数值模拟分析可以得到基础模型的噪声最大值以及空腔内气体流动的状态。在此基础上，本文工程仿生学的方法来选取仿生非光滑结构。具体应用了如下的两种方法来实现的:一是参考相关文献，选取已知的对于气动流场具有很好的改善作用的仿生非光滑结构，例如仿生非光滑V型结构和仿生半球形结构;二是，根据空腔内气体的流动状态和空腔噪气动噪声的产生原理进行分析，再通过采用工程仿生的方法选取针对这一原理能实现对空腔流场改善的结构，如三角结构和弧形结构等。为了获得具有对空腔气动噪声能有效降低的优化方案，本文对同一仿生非光滑结构考虑了其添加的位置，主要是空腔前缘，空腔底部和空腔后端这三个位置。在对位置的探讨过程中，本文还考虑了单因素和多因素对空腔气动噪声降低作用的不同。此外，本文还考虑了仿生非光滑结构尺寸对空腔气动噪声降低效果的影响。另外，对于不同的仿生非光滑结构，本文也考虑了它们相互之间对气动降噪效果的影响。对于这些建立的优化结构，本文主要应用了数值模拟的计算方法来进行相关的研究的。通过Star-CCm+软件中的LES-Fw-H的混合模拟方法，就可以得到各优化结构的声压级曲线，进而获得对空腔气动噪声具有最佳优化效果的方案。通过相关的流体计算软件的后处理功能，本文可以较好地得到这些仿生非光滑结构的降噪机理。本文通过对这些优化模型的数值模拟分析发现，各仿生非光滑结构确实可以在一定程度上改善空腔内气体的流动状态，这些对空腔内流体状态的改善效果在一定程度上能很好地降低其产生的气动噪声。本文所选取的仿生非光滑结构大都可以对空腔气动噪声取得很好的降噪效果，有很多优化结构可以实现7db的降幅。并且通过对这些优化结构的后处理结果进行分析，本文不仅获得了各仿生非光滑结构的位置及尺寸对降噪效果的影响，同时还通过建立综合优化模型，获得了不同仿生非光滑结构综合降噪的原理。

关键词：舒适性气动降噪 m219空腔仿生非光滑结构数值模拟空腔降噪原理

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