某型螺旋桨飞机气动噪声降噪研究

发布时间：2021-07-03 05:43

　　针对某型电动螺旋桨飞机噪声过大问题,在保证螺旋桨气动特性的同时,提出了改进沿展向桨叶形状的降噪方法。采用FW-H模型、非定常滑移网格及大涡模拟方法获得了气动噪声频谱特征;通过地面远场噪声试验,得到了螺旋桨在三种转速下的气动噪声频域特性和声压强度分布规律。对比分析螺旋桨各测点声压级试验数据和数值计算结果,证明了数值计算模型的准确性。基于所建立的计算模型和方法,预测了不同螺旋桨在三个转速下的声压级分布,得出桨叶形状对螺旋桨气动噪声的影响规律。研究表明:当螺旋桨转速高于1 000r/min时,新叶片较原叶片气动噪声明显降低。这说明桨叶载荷噪声在气动噪声中起主导作用,可以通过改变沿展向桨叶形状,有效降低叶片的气动噪声。 

【文章来源】：热力透平. 2019,48(02)

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【部分图文】：

图１螺旋桨模型

ｍ１．６８８．７６０６０依据弦长与径向的分布规律，采用Ｃａｔｉａ软件生成叶片叶型，建立螺旋桨三维模型。此方法的优势在于避免了由坐标变换得到叶片截面而产生的众多点与曲线，减少了工作量，提高了容错率，模型如图１所示。在ＩＣＥＭ软件中划分网格，网格分为内场旋转域和外场静止域两部分：内场旋转区域采用结构化四面体网格并进行局部加密，外场静止区域采用结构化六面体网格，内外域间使用滑移网格进行连接，网格总数约３８７万，如图２所示。图１螺旋桨模型图２整体网格划分１．２参数设定与桨叶压力脉动求解针对螺旋桨的湍流流场特性，采用ＬＥＳ和离散格式的ＰＲＥＳＴＯ求解器进行非定常计算。采用ＬＥＳ时，使用数值方法求解大尺度湍流，并对小尺度湍流脉动建立模型；相比于直接数值方法，ＬＥＳ对空间分辨率的要求较低；相比于雷诺平均模拟方法，ＬＥＳ方法能够获得更多的湍流信息。选择１０００ｒ／ｍｉｎ、１５００ｒ／ｍｉｎ和２０００ｒ／ｍｉｎ共三种转速进行桨叶压力脉动计算。根据前期工４１１

形声场的等声压线沿轴向两侧呈条状分布，螺旋桨前后位置的球形表面声压较高，螺旋桨所在旋转平面的球面表面声压较低。三种不同转速下，螺旋桨球形场点辐射声压最大值分别为６２．２ｄＢ、７０．１ｄＢ、８０．１ｄＢ，均分布在球形场点轴向的前后两端。数值模拟声压级相比于试验值平均小６ｄＢ，这是因为数值模拟未考虑地面反射对气动噪声的影响。这与尹坚平等［１２］的研究结论中地面反射对声源影响的修正量相吻合。因此对计算值进行修正并与试验值相对比，结果绘制如图３所示。（ａ）１０００ｒ／ｍｉｎ（ｂ）１５００ｒ／ｍｉｎ（ｃ）２０００ｒ／ｍｉｎ图３各转速下噪声声压级分布２地面远场噪声试验对螺旋桨进行整机地面静态噪声测试，以获得气动噪声数据。试验根据ＳＡＥＡＲＰ１８４６Ａ标准进行，选择空旷露天场地，确保飞机的半径５００ｍ范围内无建筑物或任何其他障碍物，保证噪声测试不会受到其他因素影响，场地布置如图４所示。图４试验场地噪声测点布置如图５所示，在半径为１５Ｄ的圆周上，将螺旋桨中轴线正前方设为１号测点，每隔１０°布置一个测点，共１９个测点。图５噪声接收点位置示意图５１１

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种高效率螺旋桨设计方法[J]. 项松,王吉,张利国,佟胜喜,吴江,刘远强.  航空动力学报. 2015(01)
[2]前飞旋翼三维湍流场的数值模拟[J]. 于子文,曹义华.  北京航空航天大学学报. 2006(07)

博士论文
[1]基于非结构网格的直升机旋翼流场及噪声研究[D]. 叶靓.南京航空航天大学 2009



本文编号：3261984