基于波音算法的航空发动机风扇噪声预测

作为涡扇发动机的一个关键噪声源,随着涵道比的不断加大,风扇噪声在飞机起飞时对整机噪声的贡献量也日益增加;因此预测风扇噪声对飞机噪声适航评估工作有极大意义。采用Boeing风扇噪声预测算法,结合飞机起飞航迹,利用MATLAB软件编程,经过多普勒效应修正、几何发散衰减修正和大气吸声衰减修正,得到起飞时风扇噪声预测模型。以某型发动机为算例,计算出实际飞机起飞时噪声适航审定中所需测量的每隔0. 5 s动态声压级的预测值。把最终得到的有效感觉噪声级预测值与欧洲航空安全局提供的有效感觉噪声级真实值进行对比,验证了该模型的准确性;此模型能有效降低新飞机的研发成本和风险,缩短噪声适航审定周期。     

航空涡扇发动机喷气噪声动态等值线估计

主流民航涡扇飞机在起飞阶段,发动机喷气噪声是噪声贡献最大的噪声源。飞机适航取证过程中对噪声适航有明确的要求。民用航空涡扇发动机的研制与制造,不仅需要考虑符合噪声适航标准,还需考虑起飞时对机场周围社区的噪声影响。由发动机喷气噪声动态预测并绘制其在地面的等值线,不仅可以提前掌握发动机的噪声适航性,还能了解喷气噪声对机场周围社区的影响。基于Stone预测模型,利用有效感觉噪声级表示噪声的动态值,开发MATLAB程序,完成对特定机型的动态噪声预测并绘制动态噪声等值线。     

民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬设计

为了研究民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬的降噪效果,基于Wiener-Hopf管道声传播预测方法和声阻抗模型,形成了风扇机匣声衬设计流程和方法,对某民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣开展声衬设计研究,包括风扇前和风扇/OGV之间两段声衬的设计。首先选择边线和飞越两个适航工况的管道可传播声模态作为降噪目标声源,以工程要求为设计边界,获得最优声阻抗和声衬结构参数,然后在真实流道形状下,对所设计声衬在目标声源和其他频带声源的消声量进行评估。结果表明,所设计的两段风扇机匣声衬在目标声源和低阶BPF其他声源处的消声量可观,达到声衬降噪的目的。     

航空发动机核心机适航进近噪声预测

为了满足未来的噪声目标,发展对航空器的噪声预测能力,提出了一种用于发动机核心机适航噪声的计算框架。基于PeartDunn模型和SAE-GE模型分别估算进近状态下涡轮和燃烧室的1/3倍频程远场无量纲化均方声压;并将整合后的核心机噪声修正换算为适航规章要求的有效感觉噪声级;以某型发动机为例,通过算法的预测值与官方实测值对比,验证该算法的相对误差约为2%,可用于适航进近状态下发动机核心机噪声的快速评估,从而便于制造商在设计阶段控制发动机核心机噪声满足适航要求,同时也为适航上提前确定进近噪声适航审定试验起始点提供了一种新的思路。     

非均布轴流风扇叶片力特性及其尖峰噪声特性预测

采用数值模拟方法对汽车用冷却风扇的均布和非均布叶片分布的模型进行了研究.通过对叶片采用片条化处理,分析了叶片力与非均布角度之间的关系,建立了叶片力与叶片相位角之间的叶片力模型.基于非均布风扇叶片力的特性,通过Lowson点力发声模型提出了非均布风扇的噪声预测方法,并建立了基于风扇叶片力模型的低速轴流非均布风扇尖峰噪声预测模型.通过与基于计算流体力学(CFD)的Lowson模型预测结果、实验数据以及其他非均布叶片噪声预测模型的对比,验证了该预测模型的有效性.     

基于时域LEE方法的发动机进气道声衬降噪优化

基于2.5D时域线化欧拉方程(LEE)和Fung的时域阻抗边界条件(TDIBC)模拟了涡扇发动机进气道风扇噪声传播并对声衬的参数进行了优化。TDIBC代码的正确性通过实验数据进行了验证。管道声模态的传播计算使用复数形式的线性化欧拉方程(LEE)在时域中实现。发动机进气道的背景流场使用Fluent软件计算,基于该背景流场并加入Fung的TDIBC模型模拟了发动机风扇噪声在进气道中的传播。提出一个有效的基于响应面替代模型的轴对称声衬的优化方法。优化的结果表明该方法可以用于降低远场声压级(SPL)的声衬优化设计。该方法对于高涵道比涡扇航空发动机声衬的降噪设计有着重要意义。     

航空发动机风扇机匣声衬与进气道声衬联合设计方法

对于现代的大涵道比涡扇发动机,风扇噪声是主要的噪声源。风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬能显著降低风扇前传噪声。该两段声衬距离接近,所处的声场互相影响,有必要研究风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬的联合设计方法。本研究首先结合国内外进展,对声衬优化设计方法、声传播计算模型、声源模型、声阻抗模型、代价函数等声衬设计的关键环节进行讨论,并选择合适的方法形成一套完备的声衬设计体系与设计工具。同时,对航空发动机风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬进行联合设计,得到单自由度与双自由度声衬两套方案,证明该工具的工程可行性与有效性。最后,对两种声衬方案进行了不同方面的评估,包括BPF噪声降噪效果、宽频降噪效果等。评估表明,在该设计思路下,两方案在飞越、边线、进场前两阶BPF噪声都能得到很好的降噪效果,并且双自由度声衬能够在更宽的频率范围内显示出降噪优势。但是,如果代价函数能够进一步囊括声衬的宽频吸声效果,双自由度声衬能够更优的宽频降噪效果。     

发动机风扇噪声进气道传播计算及优化

使用计算气动声学(CAA)方法,分析了典型涡扇发动机风扇噪声在进气道的传播特性,并使用Kriging模型对其外形进行了声学优化。选取典型发动机进气道外形,利用CAA方法求解2.5D线化欧拉方程。分析了发动机进气道近场和远场的噪声水平,空间离散使用6阶紧致格式,时间推进使用4/6阶Runge-Kutta法,计算网格采用二维结构网格。在对典型发动机进气道声传播问题的准确计算的基础上,通过参数化建模、Kriging模型和遗传算法研究了发动机进气道外形对风扇噪声传播的影响,可以作为进一步气动特性和声学特性联合优化设计,以及降噪设计的基础。     

涡桨飞机气动噪声的预估方法

本文对基于气动声学基础理论的涡桨飞机气动噪声预估方法进行了研究,发展了一种增升装置、起落架等机体部件噪声模型,建立了考虑迎角、机翼诱导干扰的螺旋桨噪声源模型,并结合等效噪声源法(ESM)方法考虑机体对螺旋桨噪声的散射,形成涡桨飞机气动噪声预估程序。采用某型涡桨飞机的噪声飞行试验数据进行了对比验证,预估结果相对于飞行结果在适航噪声测量点处的误差不超过2dB,表明了该噪声计算程序具备较高的预测精准度。     

民用飞机反推力装置对发动机短舱排液性能影响试验研究

为考察民用飞机反推力装置对发动机短舱排液性能的影响,在某型民用飞机涡扇发动机开展试验研究,具体研究了反推力装置收起方式、开始收起反推力装置时的飞机滑行速度以及短舱排液结构对发动机短舱排液性能的影响。研究结果表明：加快反推力装置收起过程和提高开始收反推力装置时的飞机滑行速度均可以改善发动机短舱的排液性能;排液结构是发动机短舱排液性能决定因素;反推力装置收起方式和开始收反推力装置时的飞机滑行速度是短舱排液适航验证试验需选取的两个关键参数。该文结论对民用飞机发动机短舱排液系统设计优化和适航验证试验具有一定参考价值和指导意义。     

民用航空发动机外涵支板声衬的降噪技术研究

为了研究民用大涵道比涡扇发动机风扇外涵支板对风扇转静干涉噪声后传声散射效应的影响,以及外涵支板布置声衬的降噪效果,本文基于有限元方法,首先研究了等截面圆形管道和环形的声传播和远场声辐射特性,并与解析结果进行对比,吻合地较好,表明了该声传播计算方法的可靠性和精度;然后开展对于包含外涵支板的某真实大涵道比涡扇发动机外涵管道的风扇转静干涉噪声后传声分析,最后开展外涵支板声衬的声阻抗优化设计,在约束条件内获得最优声阻抗,研究外涵支板布置声衬对风扇转静干涉噪声后传声的降噪效果。结果表明：有外涵支板的情况下,声波在管道内出现声散射现象,声压幅值较无支板情况明显增大,且在支板附近出现峰值;外涵支板布置声衬后,在最优声阻抗的情况下,单频单模态的降噪量可达22.57dB。     

航空发动机涡轮流动及噪声数值模拟

发展可靠、高效、低噪声的发动机是航空工业不懈的追求. 涡轮作为航空发动机核心部件之一. 其流动及换热问题始终是贯穿航空发动机设计、制造的核心问题. 随着航空发动机风扇和喷流噪声得到大幅控制, 涡轮噪声逐渐凸显. 并日益受到关注. 为推动航空发动机涡轮流动换热及噪声数值模拟方法的工程应用, 首先. 以航空发动机涡轮中复杂湍流及流动换热问题为主线. 分别阐述了旋转盘腔、旋转叶片流动及换热问题数值模拟的研究现状; 其次. 对航空发动机涡轮噪声研究现状进行分析. 总结了常用涡轮噪声预测方法和存在的问题. 在此基础上. 面向工程实际需求. 对航空发动机涡轮流动、换热与噪声数值模拟进行了展望.     

风冷柴油机塑料风扇的研制

介绍了玻璃纤维(GF)增强尼龙-66(PA-66)制塑料风扇的结构尺寸和减少其蠕变和应力松弛及保证柴油机正常运转的技术措施。该柴油机塑料风扇比西德的FL511系列风冷柴油机的铝合金风扇有静压效率高、冷却效果好、功率消耗低、节能、质轻、噪音小,特别是成本低等优点。     

离心通风机气动声源识别方法研究与应用

为了满足离心通风机降噪的迫切需要,提出了一种以固体壁面静压变化率为识别参数的主要偶极子声源的简便识别方法。将静压变化率的时均值定义为偶极子声源强度,声源强度大的地方就是主要声源区。该方法只需对非定常流动进行数值模拟,从而省去了繁琐的声场计算,虽不能定量给出通风机气动噪声的大小或具体的降噪效果,但可以为通风机的降噪提供有用的指导。通过将该方法应用于指导T9-19No.4A离心通风机的降噪实践,证实了该方法在工程应用中的有效性。     

应用于风扇后传噪声的三维降噪声衬优化设计技术

当今大型民机无一例外均采用降噪声衬来满足噪声控制要求。已有的航空发动机降噪工作主要是针对风扇前传噪声进行声衬优化设计且为二维轴对称声衬降噪设计。与风扇前传噪声相比,风扇后传噪声的准确预测是个挑战。本文发展了基于抛物线近似技术和Kriging代理模型技术,提出了风扇后传噪声三维降噪声衬设计方法和流程。首先基于线化欧拉方程,推导了其抛物线近似方程,把双向声传播的耦合问题近似成单向声传播问题,其次采用高阶色散关系保持(DRP)空间离散和低耗散、低色散龙格库塔方法（LDDRK）时间推进格式数值求解抛物线方程得到风扇后传噪声声传播预测结果,显著提高了三维声传播计算效率。同时建立代理模型降低优化寻优开销,发展了兼顾精度和计算效率的风扇后传噪声三维降噪声衬快速设计方法。验证算例表明,本文发展方法可以在满足计算精度前提下,高效率设计可降低风扇后传噪声的三维声衬。     

发动机冷却风扇降低噪声的研究

介绍了发动机冷却风扇的噪声,分析了占主导地位的涡旋噪声产生的原因,提出了降低噪声的一些措施,试验结果表明效率良好．     

后置柴油机客车的降噪研究（Ⅰ）─—降噪试验

通过后置柴油机客车整车噪声的远场、近场值测试和噪声分离等多项试验，经过计算并对噪声样本进行频谱分析、偏相干分析，确定冷却风扇噪声、排气噪声、发动机噪声是整车３个主要噪声源。在不改变原车主要结构的前提下，采用玻璃纤维等隔声材料屏蔽发动机舱及冷却风道壁；加大风扇直径并降低转速；在排气管和消声器外包扎隔声材料等措施进行降噪对比试验，达到较好的整车降噪效果。