【摘要】：直升機旋翼噪聲是當(dāng)前直升機技術(shù)的研究熱點之一。本文針對復(fù)雜流場中旋翼氣動噪聲源的分離識別問題,基于設(shè)計的新型試驗?zāi)Ｐ秃蜏y量手段,提出了一種旋翼不同類型噪聲的分離識別試驗新方法。第一章,介紹了本文的研究背景、研究意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,總結(jié)了關(guān)于直升機旋翼噪聲的數(shù)值模擬和試驗研究兩方面的新進展,在此基礎(chǔ)上提出了本文的主要研究工作。第二章,設(shè)計并研發(fā)了一種能夠產(chǎn)生穩(wěn)定高強度渦的新型雙級渦流發(fā)生器。首先建立其不同類型出口段仿真模型,并對其產(chǎn)生的渦流場特性進行了數(shù)值分析,在此基礎(chǔ)上采用PIV技術(shù)進行流場測量,測得其在不同來流風(fēng)速下產(chǎn)生的渦強度和渦核半徑,測試結(jié)果與CFD分析結(jié)果吻合較好,為后續(xù)槳/渦干擾噪聲試驗提供了技術(shù)支撐。第三章,建立了懸停狀態(tài)下旋翼不同類型噪聲的試驗測量方法。首先在無升力狀態(tài)下,開展了對稱NACA0015翼型無扭轉(zhuǎn)模型旋翼的噪聲測量試驗,獲得了無載荷噪聲時的噪聲。此時對應(yīng)單純的厚度噪聲;然后給旋翼加上不同的總距,即可測得旋翼不同工況下厚度噪聲加載荷噪聲的合噪聲。隨后,基于自主設(shè)計的新型渦流發(fā)生器,對無升力情況下的模型旋翼增加渦干擾,試驗測量獲得了包含厚度噪聲和槳/渦干擾噪聲在內(nèi)的總噪聲特性。在此基礎(chǔ)上,通過不同的旋翼總距角和槳尖馬赫數(shù),進行厚度噪聲、載荷噪聲與槳/渦干擾噪聲的綜合測量,同時得到不同類型噪聲的空間輻射方向和影響其強弱的參數(shù)特征。試驗結(jié)果還表明新型渦流發(fā)生器與模型旋翼的組合能有效地測量分析旋翼槳/渦干擾噪聲特征,并通過不同總距角和轉(zhuǎn)速等獲得了旋翼各類型噪聲特性,為直升機旋翼氣動噪聲特性的參數(shù)影響規(guī)律研究和噪聲源的分離識別提供了有效的研究手段和豐富的試驗數(shù)據(jù)。第四章,開展了懸停狀態(tài)下高速脈沖噪聲的試驗測量研究。首先基于二維歐拉方程,計算NACA0015翼型阻力發(fā)散馬赫數(shù),得到其阻力突增的馬赫數(shù)。然后根據(jù)計算結(jié)果更換相應(yīng)試驗設(shè)備后逐步提高槳尖馬赫數(shù)至0.894,測量高速脈沖噪聲的聲壓值并進行了時頻分析,獲得了旋翼高速脈沖噪聲的發(fā)聲機理與傳播特性。第五章,對本文的主要工作做了總結(jié),概括了本文的創(chuàng)新點,并對該課題后續(xù)的研究工作進行了展望。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V275.1
【圖文】：

圖 1. 1 旋翼各類型噪聲及傳播特性圖 1.2 槳/渦干擾示意圖的技術(shù)研究條件下，關(guān)于直升機旋翼的氣動噪聲問題，國內(nèi)外已經(jīng)主要包括了噪聲的數(shù)值計算方法、試驗研究和降噪技術(shù)研究等。試聲室內(nèi)的懸停狀態(tài)下模型旋翼的噪聲試驗、在聲學(xué)風(fēng)洞中進行前飛

[6]-[7]，如圖1.2所示。研究槳/渦干擾噪聲時的難點主要集中在對槳尖渦以及渦與槳葉碰撞狀態(tài)的模擬，尤其是對槳葉表面載荷的模擬是否精確。而高速脈沖噪聲的數(shù)值模擬技術(shù)已趨于成熟，但是由于其試驗限制條件多且危險性大，故這方面的噪聲試驗研究不多。

圖 2.1 翼型段式渦流發(fā)生器示意圖 2.1 這種單段式渦流發(fā)生器產(chǎn)生的渦較弱且不穩(wěn)定、易耗散[3對于高轉(zhuǎn)速的情況卻無法排除旋翼本身帶來的氣動干擾，渦作用于槳葉，無法保證能夠產(chǎn)生槳/渦干擾噪聲。其次噪聲試氣動干擾進而影響測量的精確性。再者，這種結(jié)構(gòu)也給試驗各此，在借鑒前人對渦流發(fā)生器設(shè)計研究的基礎(chǔ)上，本文提出聲試驗的新型渦流發(fā)生器設(shè)計方法，應(yīng)用粒子圖像測速稱 PIV）技術(shù)對其產(chǎn)生的渦流場進行測量，并成功將其應(yīng)用于了一些有指導(dǎo)意義的結(jié)論�；谒_展的旋翼噪聲分離測量試驗，針對可以有效模擬旋計研究，將數(shù)值方法與 PIV 測量試驗相結(jié)合，分析其渦流場發(fā)生器方案，以設(shè)計出能穩(wěn)定產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的渦強度的渦流發(fā)生奠定基礎(chǔ)。生器設(shè)計

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本文編號：2784042