基于大涡模拟的方柱绕流噪声特性研究

发布时间：2021-02-15 23:17

　　采用大涡模拟结合Ffowcs Williams-Hawkings（FW-H）方程声类比的方法,研究了方柱绕流噪声特性,将基准模型数值计算结果与前人试验结果进行对比,并分析方柱绕流噪声辐射特性以及流速和流向对声场的影响规律。研究表明:基准模型数值计算结果与试验值较为一致,说明了文中计算方法的适用性;在约110°和250°的圆周方向上的存在偶极子噪声模态,且随着距离的增大,噪声辐射声压级逐渐减小,噪声指向性变得逐渐不明显;随着流速的增大,涡脱落频率逐渐增大,且涡脱落频率处的声压级也随之增大,辐射噪声声压级在频域上呈增大趋势;流向的改变使得方柱绕流辐射噪声的声场指向性变得复杂。 

【文章来源】：西北工业大学学报. 2020,38(03)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

方柱绕流模型计算域示意图

利用ANSYS Workbench 15.0对模型进行网格划分,为避免产生较大的数值扩散,同时也使得网格具有较高的精度:①能够捕捉到相关的湍流长度尺寸;②使得数值误差小于亚格子尺度湍流黏度,整个模型划分采用六面体网格,其沿方柱展向二分之一截面如图2所示。在方柱体上设置边界层并进行局部加密,同时在方柱体所在流向和法向方向上的网格也进行适当加密处理,以提高计算精度。基准模型整体网格数量约为36万。2.3 求解设置

根据文献[7]的描述,方柱绕流噪声试验完成于德国埃朗根-纽伦堡大学的气动声学风洞。试验共分3组,分别包括不同尺寸的方柱模型以及风洞测试速度。本文选择对比第二组试验(D=1.5 cm,L=9 cm,风洞测试速度为10 m/s),以此作为基准模型。试验测量时声学采样采用B&K 4189传声器,位于喷嘴外部正对方柱中心且距其0.5 m处。为使得方柱绕流噪声测量结果不受风洞本身噪声特性影响,分别对风洞中有无方柱时的噪声进行测量,其与本文数值结果的对比如图3所示。由图可见,风洞试验测量的方柱涡脱落频率为71.5 Hz,而本文计算结果为73.2 Hz,相对误差为2.4%,且两者在涡脱落频率处的声压级也较为接近,本文数值计算结果与试验结果较为吻合,验证了本文数值方法的有效性。在频率较低时,如当f<30 Hz时,试验测量与仿真结果存在较大的差异,原因在于风洞试验测量结果掩盖了方柱绕流噪声的真实特性。3.2 声场指向性

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于POD方法的二维方柱低雷诺数绕流流场分析研究[J]. 王掩刚,陈俊旭,先松川.  西北工业大学学报. 2014(04)



本文编号：3035711