發(fā)布時間：2020-08-09 04:53

【摘要】：微或小型無人飛行器和風(fēng)力機等使用層流翼型的工業(yè)設(shè)備,在中低雷諾數(shù)(10~4(27)Re(27)10~6)條件下會產(chǎn)生強烈的純音噪聲,從而帶來嚴重的噪聲污染。因此,進一步理解層流翼型在中低雷諾數(shù)下純音噪聲,對于相關(guān)機械設(shè)備低噪聲設(shè)計具有重要的意義�；贚attice Boltzmann Method(LBM)與大渦模擬(LES)結(jié)合的LBM-LES方法,對層流翼型流場和聲場進行直接計算,并對數(shù)值方法的可靠性進行驗證。分別采用標準Smagorinsky、動態(tài)Smagorinsky和WALE三種亞格子模型對NACA0012翼型的多尺度復(fù)雜流場進行了數(shù)值模擬,通過分析相關(guān)流場參數(shù)和壓力頻譜特性,總結(jié)出可適用于反映翼型復(fù)雜的多尺度流場特性的亞格子模型。為了進一步探究中低雷諾數(shù)下層流翼型純音氣動噪聲的性質(zhì),利用直接法對NACA0012翼型的流場和聲場同時進行計算,研究了來流迎角、自由來流雷諾數(shù)對翼型非定常流動特征及翼型流場輻射噪聲的影響。對于翼型的非定常流動,動態(tài)Smagorinsky模型在計算升力系數(shù)的時域過程表現(xiàn)出良好的對稱性。流場結(jié)構(gòu)的分析表明動態(tài)Smagorinsky模型相對于其他兩種亞格子模型在數(shù)值模擬翼型流動時表現(xiàn)出較低的耗散性,更符合中低雷諾數(shù)下翼型繞流的真實流動,且可以很好的反映翼型邊界層擾動變化的影響。此外,動態(tài)Smagorinsky模型可以捕獲到明顯的翼型后緣渦脫落純音噪聲的頻譜特征。結(jié)合動態(tài)Smagorinsky模型通過對不同來流迎角、自由來流雷諾數(shù)下的翼型流場及純音噪聲進行研究可知,翼型的聲源主要位于翼型的分離區(qū)和后緣處,在不同迎角和雷諾數(shù)下的聲輻射特征均具有偶極子聲場的特點;迎角的增大將引起較大的旋渦尺度和邊界層擾動,吸力面聲源區(qū)域前移。聲壓級頻譜分析表明,隨著迎角的增大,純音噪聲逐漸消失,噪聲譜最終呈現(xiàn)寬頻特征;隨著雷諾數(shù)的增大,后緣壓力脈動增大。聲壓級頻譜中主頻頻率隨著雷諾數(shù)的增大而增大,且符合Paterson公式的冪律關(guān)系。此外,聲壓級頻譜特性隨著雷諾數(shù)的增大表現(xiàn)出由離散特性向?qū)掝l特性轉(zhuǎn)變的趨勢。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V211.41;TK83
【圖文】：

第 1 章 緒論背景與意義的空氣動力學(xué)設(shè)計中，往往以高速、大型飛行器為研究對雷諾數(shù)往往大于610[1]。隨著微型飛行器（Micro Air Vehicl行器以及風(fēng)力機等的廣泛應(yīng)用，中低雷諾數(shù)（通常是410 的問題在許多軍用和民用飛行的工程應(yīng)用中受到廣泛的關(guān)注發(fā)動機的壓氣機、渦輪葉片、電子產(chǎn)品冷卻風(fēng)扇、螺旋槳通常也處于中低雷諾數(shù)的狀態(tài)下，如圖 1.1 所示。在這種狀的增強將會造成翼型表面的摩擦阻力增大，這對高升阻比起到不利的影響。因此，對中低雷諾數(shù)下翼型邊界層流動高翼型氣動特性具有很大的幫助。

圖 1.2 中低雷諾數(shù)下翼型純音噪聲的典型頻譜噪聲，在一定范圍的雷諾數(shù)內(nèi)出現(xiàn)，并且在翼型吸力面及壓力泡。純音噪聲的出現(xiàn)會與層流邊界層分離泡相互作用產(chǎn)生復(fù)雜聲突然增加很多，而很多工業(yè)領(lǐng)域中的設(shè)備，比如小型無人飛片以及冷卻風(fēng)扇等，其運行條件的雷諾數(shù)在純音噪聲產(chǎn)生的雷對純音噪聲生成機理、影響因素和聲場條件等進行研究，能夠聲提供理論依據(jù)。而且對于提高低雷諾數(shù)下飛行器的穩(wěn)定操縱使用壽命和提高翼型的利用效率及相關(guān)機械設(shè)備低噪聲設(shè)計等重要的參考價值。外研究狀況來，隨著小型風(fēng)力發(fā)電機與微小型飛行器等的迅猛發(fā)展，低雷分離的理論研究逐漸成為研究熱點。大量的學(xué)者及研究人員對

圖 1.3 中低雷諾數(shù)下翼型繞流結(jié)構(gòu)及心形噪聲輻射指向性模式圖研究現(xiàn)狀on[16]于 1973 年在一種消音環(huán)境中進行的孤立翼型的研究通針對純音噪音現(xiàn)象進行的實驗研究，在研究中發(fā)現(xiàn)剪切層會導(dǎo)致翼型表面產(chǎn)生不穩(wěn)定的載荷及噪音。Paterson 根據(jù)計算，提出了離散噪音頻率nf 和主音調(diào)中心頻率sf 的經(jīng)驗公1.50.5f0 .011U/(Cv)s 速度，C 是弦長，v 是空氣的動態(tài)粘度。Paterson 的另外一梯形結(jié)構(gòu)的存在，是由于頻率對流速的依賴，隨著速度的。aterson 的實驗結(jié)果，Tam[17]于 1974 年推導(dǎo)出了離散噪音頻

【相似文獻】

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10 馬彪;白存儒;楊廣s

本文編號：2786637