本文關(guān)鍵詞：基于大渦模擬的鋸齒尾緣翼型流動分析及氣動噪聲預(yù)測

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【摘要】：中低雷諾數(shù)下,翼型尾緣音調(diào)噪聲往往很強烈,實際工程中有很多機械設(shè)備工作在這一雷諾數(shù)下。目前有實驗表明,仿生鋸齒尾緣可以抑制中低雷諾數(shù)下翼型的音調(diào)噪聲。但鋸齒對翼型流動結(jié)構(gòu)以及噪聲源的影響有待進一步探究,以加深對鋸齒尾緣降噪機理的認識,并指導(dǎo)低噪聲葉片設(shè)計。本文對51.6 1 0cR e??,攻角為6?的NACA-0018翼型流動進行了數(shù)值模擬研究,設(shè)計了兩種波長相等、長度不同的尾緣鋸齒。采用分區(qū)RANS-LES方法進行流場計算,LES亞格子模型采用壁面自適應(yīng)當?shù)販u粘模型(WALE),RANS區(qū)采用SST k??湍流模型,壁面附近網(wǎng)格達到中等分辨率LES要求。并通過基于Lighthill聲類比的FW-H方程預(yù)測了氣動噪聲。計算工況下,翼型繞流具有以下特征:吸力面層流邊界層在前緣x/C??0.1附近分離,在中間弦長位置再附著為湍流邊界層,分離泡長度約0.2C;吸力面尾緣附近湍流強烈;尾緣鋸齒對吸力面上游邊界層的發(fā)展基本沒有影響。壓力面上,短鋸齒翼型A1的邊界層發(fā)展與原始翼型A0相似,其層流邊界層在x/C?0.49附近分離;長鋸齒A2的邊界層在x/C?0.55附近分離;尾緣壓力面處于過渡狀態(tài)分離區(qū)內(nèi)。非穩(wěn)態(tài)計算結(jié)果表明,原始NACA-0018翼型的升力、阻力呈現(xiàn)周期性變化,波動頻率約為2270 Hz;鋸齒尾緣翼型A1及A2的升阻力不具有明顯的周期性。瞬時流場分析表明,翼型A0尾緣壓力面的旋渦及正渦量的脫落導(dǎo)致了升力的周期性波動;鋸齒尾緣翼型A1和A2尾緣處脫落的正渦量結(jié)構(gòu)破碎得更加迅速。對翼型周圍流動結(jié)構(gòu)及非穩(wěn)態(tài)特征的分析表明,翼型A2尾緣處內(nèi)切的長鋸齒提供了縱向流動發(fā)生的通道,鋸齒內(nèi)部形成順時針旋轉(zhuǎn)的旋渦;來自吸力面的強湍流得以在更上游位置與來自壓力面的流動匯合摻混,使得尾緣壓力面回流區(qū)及尾跡剪切層內(nèi)的湍流增強,推遲了壓力面邊界層的分離,形成的回流區(qū)范圍更小。由此影響了尾緣上渦量周期性脫落的過程,破壞了尾緣附近壓力波動的周期性,進而減弱了整個翼型壁面附近的脈動壓力。通過本文分析可見,在計算工況下,尾緣內(nèi)切的長鋸齒改變了尾緣壓力面附近的流動結(jié)構(gòu),具有抑制翼型音調(diào)噪聲的潛力�；贔W-H方程的氣動噪聲預(yù)測表明,長鋸齒抑制了尾緣純音噪聲,降低了尾緣噪聲總聲壓級。
【關(guān)鍵詞】：翼型 鋸齒尾緣 尾緣噪聲 降噪 大渦模擬
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O357.5;TB53
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 氣動噪聲概述9
• 1.1.2 翼型尾緣噪聲9-10
• 1.1.3 仿生鋸齒尾緣降噪10-11
• 1.2 相關(guān)研究進展11-15
• 1.2.1 翼型尾緣音調(diào)噪聲研究11-13
• 1.2.2 鋸齒尾緣對翼型音調(diào)噪聲影響的研究13-15
• 1.3 本文工作概要15-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容與意義15
• 1.3.2 研究方法與難點15-17
• 第2章 計算方法及CFD實驗設(shè)計17-31
• 2.1 計算方法17-20
• 2.1.1 大渦模擬基本理論18-20
• 2.1.2 嵌入式大渦模擬方法20
• 2.2 氣動噪聲預(yù)測方法20-23
• 2.2.1 Lighthill聲類比理論21-22
• 2.2.2 氣動噪聲數(shù)值預(yù)測方法22
• 2.2.3 基于FW-H方程的積分解22-23
• 2.3 CFD實驗設(shè)計23-30
• 2.3.1 鋸齒尾緣設(shè)計23-25
• 2.3.2 計算域與邊界條件25-26
• 2.3.3 網(wǎng)格設(shè)計26-28
• 2.3.4 計算方法與數(shù)據(jù)采集28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 翼型繞流的總體特征31-50
• 3.0 翼型繞流的一般特征32-34
• 3.1 時均壓力場特征34-40
• 3.1.1 時均壓力系數(shù)35-38
• 3.1.2 脈動壓力38-40
• 3.2 壁面切應(yīng)力40-41
• 3.3 流動的時均湍流特征41-45
• 3.3.1 縱向湍流強度41-43
• 3.3.2 雷諾應(yīng)力43-45
• 3.4 渦結(jié)構(gòu)及渦量分布45-49
• 3.4.1 三維渦結(jié)構(gòu)45-47
• 3.4.2 展向渦量分布47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 尾緣鋸齒對流動周期性的影響50-60
• 4.1 氣動力的非穩(wěn)態(tài)特征50-53
• 4.1.1 升力50-52
• 4.1.2 阻力52-53
• 4.2 瞬時流場分析53-59
• 4.2.1 翼型A0的瞬時流場53-55
• 4.2.2 翼型A1的瞬時流場55-57
• 4.2.3 翼型A2的瞬時流場57-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第5章 尾緣鋸齒對邊界層及當?shù)亓鲃拥挠绊?/span>60-76
• 5.1 尾緣鋸齒對邊界層流動的影響60-66
• 5.1.1 吸力面邊界層分析60-63
• 5.1.2 壓力面邊界層分析63-66
• 5.2 鋸齒尾緣附近的流動結(jié)構(gòu)66-73
• 5.2.1 鋸齒尾緣壁面上流動的發(fā)展66-67
• 5.2.2 鋸齒內(nèi)切區(qū)域流動分析67-73
• 5.3 尾跡流動分析73-74
• 5.4 本章小結(jié)74-76
• 第6章 氣動噪聲預(yù)測76-80
• 6.1 監(jiān)測點聲壓級77-78
• 6.2 聲場指向性78-79
• 6.3 本章小結(jié)79-80
• 第七章 結(jié)論80-81
• 參考文獻81-83
• 致謝83-85
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果85

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1 劉波;王掩剛;;渦輪葉片尾緣對開縫噴氣效應(yīng)的數(shù)值模擬[A];全國流體力學(xué)青年研討會論文集[C];2001年

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本文編號：743643