刘敏
,
郑立捷
,
刘飞
,
王嘉冰
,
吴克启
工程热物理学报
针对贯流风扇气动噪声传播特性,采用基于非结构网格的CE/SE算法对其气动流场进行数值模拟,并模拟了气动噪声的传播.湍流模拟采用大涡模型,搭接式滑移网格模型处理动静干涉.噪声传播采用完全欧拉方程作为控制方程,远场采用无反射边界条件.将使用该方法得到的远场噪声频谱与实验数据进行对比分析,结果表明与实验测量得到宽带频谱不同,采用大涡模拟湍流模型进行声源模拟时,会加强部分离散频率上的声级,从而产生误差.
关键词:
贯流风扇
,
CE/SE算法
,
气动噪声
,
直接数值模拟
涂运冲
,
谢军龙
,
王嘉冰
,
张师帅
,
吴克启
工程热物理学报
在哈密尔顿体系下,提出气体声波传播的一种新的谐振子模型,并引入群论确定气体声波传播过程中的分子振动模式、能级简并.新模型将气动声学声传播问题与分子振动关联起来.由于发展高效的薛定谔方程的数值计算方法,有利于联系分子的性质来解释声的传播.本文从此出发,用二阶有限差分格式和生成函数法构造的二阶辛格式分别计算一维定态谐振子势场和含时谐振子势场的薛定谔方程,分析了数值解的误差以及传播能量误差.结果表明辛算法具有明显的优势.
关键词:
哈密顿原理
,
薛定谔方程
,
辛几何算法
王嘉冰
,
吴克启
工程热物理学报
本文采用Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对只在叶轮尾缘带有导流罩的低压轴流风扇进行了三维稳态内流模拟,详细分析了叶顶流场中叶尖涡的产生和发展轨迹.研究结果表明,叶尖涡在距叶尖前缘约1/4叶顶轴向弦长的吸力面附近形成,在叶轮出口附近消失,在切向约占3/4流道,近似形成一个涡环,阻塞主流.在回转面上,叶尖涡涡核先沿流线方向发展,在导流罩附近逐渐转为切向方向发展;在径向方向,叶尖涡先沿外径方向发展,在导流罩附近转向内径方向移动.空调室外机系统的不对称结构引起叶尖涡在叶轮旋转过程中的相对位移.流量的变化对叶尖涡的轴向位置影响较大,而对其径向位置的影响不明显;小流量时叶尖涡的轴向移动能力减弱,切向移动能力增强,消失位置向前缘方向移动.
关键词:
叶尖涡
,
内流场
,
轴流风扇
,
数值模拟
涂运冲
,
谢军龙
,
王嘉冰
,
王芸芸
,
吴克启
工程热物理学报
对于复杂的体系,组成体系的各粒子间的相互作用决定其能量状态.对于不同势场,描述粒子运动规律的Schr6dinger方程是不同的微分方程.本文在原来的Hamilton谐振子数学模型基础上,通过引入Morse势能函数代替原来的简谐振子势模型,研究了一维气体分子链中声传播的问题.从能量的概念出发,将声传播问题转换成求解谐振子的波函数以及能量本征值的问题,建立配分函数与热力学量之间的关系,以Morse势能函数的振子模型构造的声传播模型求取声压及声能量.通过比较,经典方法与量子谐振子模型计算的一维声压吻合.
关键词:
气动声学
,
Morse势能函数
,
Schr(o)dinger方程
谢军龙
,
钟小普
,
王嘉冰
,
柴宏生
,
王芸芸
工程热物理学报
本文描述了自行设计并搭建的亚音速射流噪声实验台结构,并在对实验台射流流场品质验证的基础上对射流声场特性进行了初步研究.通过实验给出了喷嘴前扩压段静压与射流流速的标定关系,台架控制系统通过控制扩压段压力调节射流流量以保证喷嘴出口风速.测量了射流流场长度并与理论值相比较,结果表明实验台能提供理想的射流流场.对不同测点的射流噪声频谱特性分析得出与喷嘴出口距离相同的测点的噪声分布规律,即轴向噪声幅值要大于径向,轴向频率特性表现在低频部分,而径向频率特性表现在高频部分.文中还对二维射流流场模拟结果中的射流轴线截面速度及无量纲化速度的自模性进行了分析,验证模拟结果的正确性.
关键词:
射流流场品质
,
射流噪声
,
频谱特性
,
自模性
刘敏
,
刘飞
,
胡亚涛
,
甘加业
,
王嘉冰
,
吴克启
工程热物理学报
数值模拟三维串列双圆柱在不同间距比下湍流流态及其辐射声场.采用大涡模拟(LES)求解非定常不可压缩Navier-Stokes方程得到瞬时流场数据,从而得到声源相关数据,求解基于FW-H积分方程的Farassat-1A方程计算载荷噪声得到相应声场分布.通过对不同间距比下相应的声场及观测点的声压频谱图进行比较可以发现:随着间距的变化,流场呈现出3种不同的流态,其声场也呈现不同的特点,在临界间距比下,总噪声值最大.
关键词:
串列圆柱
,
气动声场
,
气动流场
,
大涡模拟
,
临界间距比
刘飞
,
王嘉冰
,
胡亚涛
,
刘敏
,
甘加业
,
吴克启
工程热物理学报
本文采用大涡模拟对空调室内机中贯流风机的内流进行了数值计算,结果显示了以偏心涡为代表的复杂非定常流动细节.计算结果表明,贯流风机气流两次进出叶轮,叶片尾缘、蜗舌处出现明显的脱落涡结构.叶轮周围监测点上出现了三个特征频率,分别对应叶片通过频率、叶片脱落涡频率以及蜗舌后缘的脱落涡频率,不同的特征点上表现出不同的频谱特性.另外,通过LEE方程中的声源项分布得到了贯流风机的主要噪声源区域,继而对蜗舌和叶轮等主要音源表面的远场辐射噪声频谱进行了分析,为后续的实验研究提供参考.
关键词:
贯流风机
,
偏心涡
,
脱落涡
,
远场噪声
王嘉冰
,
刘飞
,
刘敏
,
张瑜
,
杨昆
,
吴克启
工程热物理学报
本文应用大涡模拟计算并描述了贯流风扇内部旋涡流动的非定常变化细节.研究结果表明,贯流风扇叶片绕流流态复杂,吸力面存在分离流动,叶片出口形成明显的尾迹区.在蜗舌一侧存在偏心涡,由核心区域和外围区域组成.其中偏心涡的核心区域由两至二三个叶道内气流在内径处分离产生的旋涡团组成,在流动过程中涡量由上游的脱落涡得到补充.偏心涡的外围区域由蜗舌附近回流的旋涡团组成,引起蜗舌表而压力脉动,产生干涉噪声.干涉噪声频谱在低频带上具有较大声压级,最大声压级处的频率和叶轮出口侧叶道的脱落涡频率相关.
关键词:
贯流风扇
,
偏心涡
,
非定常流动
刘敏
,
胡亚涛
,
刘飞
,
王嘉冰
,
吴克启
工程热物理学报
复杂流动系统中气动噪声源特性的研究是研究噪声传播及建立气动噪声模型的基础.本文采用实验的手段研究了贯流风扇的气动噪声源特性.实验在本底噪声为19dB(A)的静音室中进行,采用高精度,高频响的声压传感器分别测量了室内机进口,蜗舌壁面,近叶轮出口,远场等位置的声压波动.对得到的原始压力脉动数据进行了快速傅里叶变换,基于FFT变换的联合时频分析,基于连续小波变换的联合时频分析.分别在时间域和频率域进行了不同测量点的对比分析.结果表明,实验机表现为明显的宽频噪声特性,其主要噪声源为流场中的涡流.基于连续小波变换的时频分析方法能更精确地表现信号的非定常特性,能对信号进行不同层次的深入分析,得到更精确的结果.
关键词:
贯流风扇
,
实验研究
,
时频分析
,
小波变换
刘飞
,
王嘉冰
,
吴克启
工程热物理学报
本文对大转角压气机叶栅大攻角工况在来流尾迹非定常激励作用下的时空结构进行了数值分析.合理的非定常激励明显提升了叶栅的时均性能,与激励频率对应的涡结构得到强化,其它频率的杂涡被卷吸,无序的吸力面分离流结构变得有序.文中分析了周期性来流尾迹控制分离结构的作用机理,波涡共振促进涡的卷起和配对;湍动能强化动量交换.基于此,比较了两种来流尾迹模式下分离结构对来流周期性的响应问题.另外,针对管道风扇引起的远场噪声,在来流尾迹非定常激励作用下对其降低的可能性进行了设想.
关键词:
非定常激励
,
压气机叶栅
,
抑制分离
,
来流尾迹
,
脱落涡
