基于LBM-LES方法多孔翼型气动噪声数值分析及降噪机理研究

发布时间：2020-11-20 16:41

　　 随着人们对于噪声污染的关注越来越多,对于旋转机械、航空器的气动噪声降噪也越来越引起关注。近年来使用多孔介质对翼型进行降噪的研究越来越多,实验也表明多孔介质对降噪有较好的效果,但是其降噪机理还需要进一步研究。翼型气动噪声直接数值计算方法对理解并降低中等雷诺数航空飞行器机体气动噪声非常关键,然而通过求解可压缩Navier-Stokes(N-S)方程同时获得流场和气动噪声的直接计算方法在低马赫数条件下存在一定的限制。Lattice Boltzmann Method(LBM)与Large Eddy Simulation(LES)结合的LBM-LES方法能以较高并行效率模拟高雷诺数的流动和气动噪声。通过使用LBM-LES方法对SD-7003翼型在雷诺数8.0e5和马赫数0.147条件下气动噪声进行了数值计算,LBM方法采用多松弛时间近似,格子离散速度模型为D2Q9模型;LES方法则采用动态Smagorinsky亚格子模型。计算得到的实体翼型和全多孔翼型的气动噪声及流场的数值结果和实验吻合较好。说明LBM-LES方法用于气动噪声的直接数值计算有较好的数值准确性。通过在翼型后缘使用4种不同流阻的多孔介质材料,根据多孔介质材料对噪声及流场的影响,探究多孔翼型降噪原理,并分析不同多孔介质材料对气动噪声及其不同频段的降噪的效果,以降低中低雷诺数下翼型或机翼的气动噪声。结果表明多孔介质材料的使用,使得气流可以从压力面及吸力面流入流出,减少了翼型表面的压力脉动、减少了声源个数,翼型整体声压级(Over All SPL,OSPL)因而有所下降,同时也得到了高流阻多孔介质对中频降噪效果较好而低流阻多孔介质对高频噪声降噪效果较好的结论。
【学位单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V211.41
【部分图文】：

2图 1-1 直升机气动噪声组成及其声压级机上的这种噪声因为直升机在飞行过程中不断地变桨距，不断排开气使得旋翼表面的气流更加复杂。其中一部分噪声产生原因也是由湍流以及后缘涡脱落造成[3]。看出，风扇、涡轮、直升机的旋翼以及机翼的控制面、增升装置等，翼型或者翼型的一部分。若对这些部件进一步降噪，都需要以翼型降噪

流度非常小的湍流，流经翼型表面后在翼型后缘附近发展成为流，或在翼型后端形成脱落涡，并与翼型相互作用产生噪声。型自噪声而言，产生噪声的主要原因有五个，除一个考虑了三如下：流边界层与后缘的相互作用而产生的噪声以宽频带噪声为主。声中占较大比例如图 1-2 所示；流由于翼型处在较大攻角时，气流在翼型后缘的分离，这种噪，其占的比例最大，如图 1-3 所示；流边界层与后缘的相互作用，主要后缘的涡脱落为主，它以纯，如图 1-4 所示；头后缘所产生的涡脱落，与层流边界层的涡脱落类似，也是以主，如图 1-5 所示。

图 1-3 边界层在后缘分离图 1-4 层流边界层在后缘的涡脱落图 1-5 钝头后缘所产生的涡的脱落噪声的原理可以看出，噪声的产生主要是与翼型后缘的般也被称之为翼型后缘噪声。因此找到有效的方法对翼
【参考文献】

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本文编号：2891703