基于Hanson噪声模型的螺旋桨气动与噪声优化设计

发布时间：2021-02-18 14:00

　　针对螺旋桨气动与噪声多目标优化设计问题,采用基于非均匀有理B样条的自由曲面变形方法对全桨叶进行三维几何变形。为节省优化计算成本,将RANS方法和Hanson模型相结合预测纯音噪声,其预测精度与耦合URANS方法的FW-H方程相当。在此基础上,采用Kriging代理模型与非支配关系排序遗传算法进行优化搜索,建立了螺旋桨气动与噪声多目标优化设计框架。采用该框架对某民航客机螺旋桨进行优化设计,优化以叶片不同展向站位的翼型扭转角和弦长作为设计变量。相比基础桨叶,在功率不增加的情形下,巡航构型风洞试验状态的轴向监测点噪声值最大下降约0.25 dB,在功率略有增加的情形下,噪声降低约1 dB。 

【文章来源】：西北工业大学学报. 2020,38(04)北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

变形后叶片与初始叶片对比

优化选用的初始构型为某客机的风洞实验模型,螺旋桨直径D为0.737 m,为真实模型的1/6,如图1所示。为了实现变形,布置了由8个与叶尖端面平行的截面组成的控制框。从叶根到叶尖,8个截面分别位于r/R=0.225,0.315,0.45,0.586,0.721,0.811,0.901和1.0的展向位置处。设计的控制框如图2所示。图2 包含初始叶片的控制框

图1 初始螺旋桨在叶片变形过程中,中间6个截面分别以当地翼型弦线中点为中心沿弦线方向放缩,和以中心在螺旋桨旋转轴上投影点与中心的连线为旋转轴旋转。优化共有12个设计变量,即为各个截面的放缩因子和扭转角。为了验证方法的可行性,随机生成设计变量数值,对控制框和叶片进行扰动。图3为变形前后控制框的对比图,实线和球体表示初始控制框的边线和节点,虚线和八面体表示变形后控制框几何。图4为变形前后叶片的几何对比图,图4a)为初始叶片,图4b)为变形后叶片。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3039652