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。     

基于伴随方法、梯度增强Kriging方法的涡扇发动机进气道减噪高效优化方法研究

发动机进气道减噪优化设计问题中涉及大量设计变量,使用常规的Kriging模型来求解时计算量巨大且计算效率低下。为了高效设计低噪声进气道,本文首次发展了用于管道声学问题的声传播方法、伴随方法、梯度增强Kriging方法的混合方法,提出了一套基于声学伴随方法和梯度增强代理模型的高效优化设计框架。本文利用伴随方法高效求解设计变量的梯度信息,并加入Kriging代理模型中,显著提高了代理模型的精度,阐述了梯度增强Kriging方法和伴随混合方法在低噪声涡扇发动机进气道设计中的应用潜力。首先通过两个标准函数,测试了梯度增强的Kriging方法的寻优性能。最后,应用发展的混合方法进行了高达24个设计变量的典型进气道低噪声设计。结果表明,在额外的梯度信息下,混合方法可设计出满足气动性能约束的低噪声进气道,验证了设计框架的有效性和高效率。     

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。     

复合材料环状声衬降噪特性试验研究

根据民用飞机结构轻质化、高性能化的发展需求,利用发动机声模态模拟试验平台开展复合材料环状声衬的降噪特性试验研究,探索复合材料声衬在发动机短舱的可行性。针对发动机短舱声衬的某特定工况,以高分子树脂基复合材料,利用无缝拼接和环装整体成型等先进工艺研制出无拼缝的、两种不同长度的环状声衬试验件;通过基于旋转轴向传声器阵列方法的管内声模态测试和指向性测试开展声衬降噪效果试验。试验结果表明,声衬的降噪效果具有强烈的模态选择性,切向来流速度对声衬的降噪效果具有显著影响。     

基于支持向量机响应面的车身部件声特性优化

针对车身部件声学特性优化中计算设计灵敏度复杂和传统响应面法准确度较低的问题,提出用支持向量回归机方法构造响应面.支持向量机根据结构风险最小原理,具有小样本学习性能.本文用最小二乘支持向量机(LS-SVM)构造汽车地板部件的模态频率、域点声压的响应面,对其优化找到最优点.结果表明:与最小二乘法相比,支持向量机构造的响应面更接近仿真试验,优化结果与实际最优解更为接近.     

用切比雪夫谱元方法求解均匀流场中的声传播问题

利用谱元方法中的无穷光滑插值函数的高阶精度特点,结合隐式时间推进算法的稳定性,推导并实现了低马赫数均匀流场中声波动方程的切比雪夫谱元解法,进而得到了流场影响下的声传播问题的数值解.该解法对均匀流场中的声传播问题在空间上进行谱元离散,在边界上引入Clay-ton-Engquist-Majda吸收边界条件,在时间上利用隐式Newmark积分方法推进求解.算例与解析解的对比验证表明:该解法在空间上可以实现高阶精度,在时间上达到2阶精度;使用的隐式New-mark时间积分方法稳定性好,计算工作量相对较小;当数值解达到稳态传播时和解析解吻合得非常好.随着计算条件的飞速发展,加密网格并采用更高阶的切比雪夫谱逼近可以进一步提高精度,以适应计算气动声学的精度要求,另外可尝试采用更高精度的吸收边界条件以改善边界反射对计算声场的干扰.     

民用飞机进气道气动设计的评估方法

进气道的设计好坏,通常按照进气道性能的特性参数的比较、阻力的大小以及重量、成本的比较结果来衡量。在进行气动设计考核时,需要考核在进气道设计的各个工况下,流场畸变是否足够小、气流是否发生了分离、喉道马赫数是否超过了限制马赫数、总压恢复系数是否足够高等参数.     

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.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...     

非线性系统参数的时域识别及优化方法

采用一种非线性迭代在时域中识别非线性系统参数,将计算方法归结为一个求最小值问题。     

一种基于优化阈值函数的EEMD改进降噪方法

以提高降噪效果为目的,提出了一种基于白噪声分解特性的EEMD优化阈值降噪方法。避免了小波分解时选择合适小波基函数的困难,具有自适应性,同时,也可以有效地避免频率混叠问题。方法从能量密度和对应平均周期乘积的变化率出发,提出了“跳变点”和“奇异点”的选择原则,并利用优化阈值函数对“跳变点”和“奇异点”对应的IMF分量进行量化处理,然后通过对处理后的IMF分量重构得到降噪信号。最后用仿真信号进行试验,证明本方法的有效性和优越性。     

基于车内噪声控制的发动机与副车架悬置优化设计

初步探索了利用有限元方法进行汽车室内噪声优化的基本方法。建立了发动机、发动机悬置、副车架悬置和车身数学模型，结合Santana2000型轿车，利用有限元分析软件建立几何模型并进行仿真优化计算以及校验优化结果，其结果较好地符合了实际情况。     

采用遗传算法的并行最优统计设计

为于最优统计设计,本文提出了遗传算法以及边界抽样策略。所提出的方法,以改善的计算速度,为响应表面函数近似的选择提供了一个满意的模型代表。此外提出了并行ＧＡ操作的两种可能的方法。     

自适应噪声抵消器频域优化设计及其应用分析

随着通信技术的发展,自适应噪声抵消器在现在信号处理中得到越来越广泛的应用.在分析和讨论自适应噪声抵消器原理基础上,详细研究了基于自适应滤波器技术的噪声抵消优化实现算法及其特性.最后,以胎儿心电图信号检测为例,分析了自适应噪声抵消技术的应用,在MATLAB环境下进行测试分析,模拟测试结果与理论分析预测吻合.     

利用噪声相对量辨识与优化齿轮敲击噪声

以人耳听觉特性为基础,提出运用噪声相对量辨识和优化齿轮敲击噪声的方法.该方法首先对测量得到的噪声信号进行外耳、中耳和内耳噪声传递特性滤波,然后进行回归与平滑处理获得稳态噪声信号,将滤波后的噪声信号减去稳态噪声信号,得到的噪声相对量即为非承载齿轮对的瞬态敲击噪声信号,最终辨识出齿轮敲击噪声的发生时刻、频率范围和水平.辨识结果与人的主观感受一致,齿轮敲击噪声被准确辨识.利用该方法得到了各非承载挡的敲击噪声贡献量,确定倒挡是齿轮敲击噪声的主要噪声源.采用提高倒挡齿轮对加工精度使其最小间隙减小约50.0%后,齿轮敲击噪声水平降低了17.4%,齿轮敲击噪声性能得到有效改善.     

前门“铛铛车”车轮断面减振降噪优化设计

以北京前门投入运营的"铛铛车"车轮为研究对象,从降低"铛铛车"在运行中产生的轮轨接触噪声的目的出发,将最优化理论运用于"铛铛车"车轮断面外形设计,建立了以车轮断面外形几何参数为设计变量、车轮结构振动辐射噪声最小为目标函数、承载强度为约束的数学模型,编制了相应的算法,得到了车轮断面外形几何参数的最优解,结果表明优化后车轮的声功率水平比原始车轮减小了30%,降低了车轮的振动噪声.     

集成电路设计中噪声问题的分析与处理

随着集成电路的不断发展和集成电路综合水平的不断提高,噪声对于集成电路性能的潜在危害越来越大,因此,处理噪声已经成为一个不容忽视的问题.根据对集成电路设计的实践经验,总结了设计集成电路及其版图时,对噪声问题的思考及一些处理方法.     

基于Kalman滤波的带相关噪声系统最优白噪声估值器

基于 Kalman 滤波,提出了带相关噪声定常系统的统一的白噪声估值器。它们由输入白噪声估值器和观测白噪声估值器组成,且可统一处理白噪声滤波、平滑和预报问题,可用于石油地震勘探信号处理和状态估计。一个 Bernoulli-Gaussian 白噪声平滑器的仿真例子说明它们的有效性。     

Curvelet域GPR数据噪声压制与高频补偿方法

提出GPR数据Curvelet域随机噪声压制与高频补偿同步处理方法.首先,将GPR数据变换到Curvelet域,结合其多角度、多尺度的稀疏性,给出随尺度和角度变化的自适应阈值函数进行随机噪声的压制;其次,根据电磁波在完全弹性介质中的传播规律,结合Curvelet的多尺度多角度特性,求取时变补偿因子,倒数加权对应的尺度、角度,补偿高频损失;最后,进行Curvelet反变换,获得随机噪声压制与高频补偿以后的GPR数据.该方法属于完全数据驱动,克服了传统方法人为因素的影响.