地面声学环境下的无人机螺旋桨气动噪声试验

为了研究某无人机螺旋桨在地面起飞工况下的气动噪声,研制了螺旋桨气动噪声试验平台,在地面声学环境下开展了螺旋桨的气动噪声试验,获取了螺旋桨的气动性能和远场噪声特性,分析了拉力、扭矩等气动参数和远场噪声指向性等随螺旋桨转速、桨叶角的变化规律。结果表明：拉力、扭矩等气动参数随着转速、桨叶角的增大而增大;远场噪声最大的区域随着螺旋桨转速和桨叶角的变化而移动;所建立的试验平台和方案可以为飞机螺旋桨的气动噪声评估和优化提供帮助。     

轴承力作用下船舶尾部声振特性研究

利用有限元(FEM)/边界元法(BEM),建立了桨-轴-船尾部结构耦合振动模型,以实效伴流场下的螺旋桨轴承力作为激励源,分析了螺旋桨不同方向轴承力对尾部结构声振特性的影响.研究结果表明:在螺旋桨轴承力的作用下,船体结构振动响应峰值与螺旋桨倍叶频(BPF)或尾部结构固有频率相近;尾部结构水下辐射噪声特性随频率变化明显,当频率较低时,尾部结构的辐射噪声沿船长的分布相对均匀;随着频率升高,尾部结构的局部声辐射特性增强;水平力为引起船体结构振动并向外辐射噪声的主要分量.     

基于对飞行员工效影响的旋翼螺旋桨流动及噪声分析

倾转旋翼飞机的主要噪音来源于螺旋桨,而噪声对飞行员工效具有非常大的影响。本文在分析噪音对飞行员工效影响的基础上,使用计算流体力学(CFD)方法对优化设计的旋翼螺旋桨流场进行了计算分析。通过数值计算得到了旋翼螺旋桨的拉力特性、功率特性等气动性能参数。螺旋桨的拉力系数CT、功率系数CP都随着进速比J的增大而减小,螺旋桨的推进效率随着进速比的增大,先增大后减小,在设计点附近,螺旋桨推进效率达到0.87以上。采用Lowson方法对螺旋桨的辐射噪声进行了初步分析,随着螺旋桨转速的提高,各方位总声压级指向性一致,并有所提高。     

浅海信道中舰船辐射噪声包络线谱传播特性

包络线谱是舰船辐射噪声的一个重要特征,反映了辐射噪声中低频线谱成分以及其他一些周期性对宽带连续谱噪声的调制效应,对包络谱线谱特征的提取分析,有利于目标信号的检测和识别.本文将舰船辐射噪声建模成为周期性局部平稳过程,在包络谱估计和包络线谱特性分析基础上,得到包络线谱高度等特征参数的具体表示,然后从传播过程中接收信噪比变化的角度,分析了包络线谱传播特性及其特征参数的变化.数值计算表明:从能量角度看,舰船辐射噪声中周期性局部平稳谱与平稳谱服从一样的传播规律,与通常的声场传播律一致;包络线谱高度的传播衰减取决于信噪比,信噪比较高时(正信噪比)它几乎保持不变,信噪比较低时(负信噪比)它按信噪比衰减规律下降;在浅海信道传播条件下,由于传播衰减较自由场情况要小,同样的包络线谱高度可以传播到更远的距离上.     

螺旋桨加速状态下空化噪声的调制特性与分析方法

研究船舶螺旋桨处于加速或减速状态下,其空化噪声幅度受到变化的旋转频率调制的特性,有助于从噪声信号中提取进出港船舶的机动特性.从空化噪声随相位周向变化的视角分析了螺旋桨处于加速旋转状态下噪声信号的调制特性,并说明了桨叶间空化均匀性对调制特性影响的原理.进而提出了基于Hough变换和二值化DE-MON谱图的分析方法,用于估计螺旋桨的加速度参数,并运用该方法分析了水洞实测噪声数据.仿真结果验证了此分析方法的合理性.     

螺旋桨噪声的数据处理和频谱分析

作者通过在空泡筒中和实船上的测试,对模型桨和实桨的噪声进行了数据处理,从而得出相关函数,功率谱密度等图谱。本文对螺旋桨噪声(空化和未空化)的高频连续谱和低频离散谱进行了分析和探讨,最后还对抑制螺旋桨空泡噪声提出一些设想。     

基于CFD技术的螺旋桨非定常流场数值模拟

针对单独螺旋桨模型,基于动态结构网格搭接技术,采用CFD方法对其非定常流场进行了数值模拟。首先针对全部外形生成多块点搭接和面搭接两套计算网格,通过分析两套网格的计算结果,验证动态网格搭接技术的可行性和正确性,得出螺旋桨性能参数随转速的变化规律;在此基础上分析了雷诺平均NS(RANS)方程和Euler方程的数值模拟结果;最后研究了攻角对单独螺旋桨性能参数的影响。研究结果表明：动态网格搭接技术能够很好地模拟非定常螺旋桨的性能参数;螺旋桨的拉力系数和功率系数都随着转速的增加而增大;对螺旋桨非定常流场进行数值模拟时,采用Euler方程就能够满足工程精度的需求;攻角0度时单片桨叶的拉力系数和转矩系数都是恒值,而在攻角10度时却都呈现出周期性的正弦曲线。     

螺旋桨气动/噪声多目标优化设计

针对某大尺寸螺旋桨开展气动/噪声多目标优化设计。基于升力面理论,开展了螺旋桨气动性能计算,通过与试验结果对比,验证了计算方法的准确性;基于Hanson频域远场噪声计算方法,开展了螺旋桨远场噪声评估;以螺旋桨桨叶沿展向分布的弦长、安装角、弯和掠为设计变量,在不改变螺旋桨桨叶数、半径和转速的情况下,以螺旋桨气动性能不降低和远场噪声降噪量最大为优化目标,开展螺旋桨的气动与噪声联合优化设计,优化设计结果与高精度计算结果进行了对比验证。优化结果表明,在不降低螺旋桨气动性能的情况下,优化设计的螺旋桨在1阶离散分量处的远场气动噪声降低5 dB,2阶和3阶离散分量处也有明显的降噪效果。     

一种改进的最大熵方法在船舶辐射噪声盲分离中的应用

对于船舶辐射噪声信号的盲信号分离(BSS)问题，由于常用的最小互信息(MMI)方法需要估计输出信号的高阶累积量，这对于非高斯、非平稳的船舶辐射噪声来说信号估计的精度将会降低．为此，本文验证了最大熵(ME)方法在处理此类复杂信号时能作为最佳对比函数的条件，并在此基础上用高斯混合模型来估计信号的概率分布，提高了信号概率密度估计的精度；同时在算法的迭代过程中使用自然梯度下降法代替随机梯度下降法，提高了算法的收敛速度．通过对船舶辐射噪声信号的盲分离实验，证明了此分离算法是有效的．     

LES和DES在流体动力噪声预报中的适用性分析

分别以静止机翼、螺旋桨和存在动静相互作用的混流泵为研究对象,采用大涡模拟(LES)和分离涡模拟(DES)计算其脉动流场,并预报对应的流动动力噪声.计算结果表明:当预报静止固体壁面对应宽带噪声时,LES精度要高于DES,且LES对应噪声结果与试验值基本一致;螺旋桨作为运动固体边界,基于DES所预报的螺旋桨负载噪声精度与LES相当;混流泵由于存在动静相互作用,使得DES对应的泵总噪声预报结果在中低频段与LES符合较好,但高频差别较大;此外,在泵进口截面叶轮引起的线谱噪声是总噪声的主要贡献者.     

电动螺旋桨飞机舱内噪声特性分析及优化

电动螺旋桨飞机运行中机舱内噪声,严重影响驾驶员和乘客乘坐的舒适性,因而对其舱内噪声特性研究十分必要。以某型电动螺旋桨飞机为研究对象,对其运用大涡模拟计算螺旋桨旋转产生的气动噪声并将其作为舱内噪声的边界条件,采用有限元法(finite element method, FEM)、边界元法(boundary element method, BEM)耦合理论得到封闭声腔下舱内声振耦合声场分布,通过试验场点与数值场点来对比验证。研究表明,随着螺旋桨转速升高,在飞机的头部和尾部处声压级较高,舱内场点总声压级试验结果与数值计算结果非常吻合,在飞机巡航时人耳处总声压级最大误差为3.6%。以人耳处A计权为目标值,通过响应面法优化飞机舱内噪声,建立了人耳处总声压级(计权A)与各个试验因素(材料、厚度、特征角)之间二次方模型,结果显示人耳处总声压级(计权A)降低了12 dB。证明了计算电动螺旋桨飞机舱内噪声方法的准确性,为舱内噪声优化提供了一种简单有效的方法。     

模糊控制在变桨距恒速恒频风力发电机中的应用

根据变桨距恒速恒频风力发电机的桨距控制原理,采用模糊推理策略,提出了对风力机的桨叶节距角进行控制,使其在高风速时始终保持额定转速,从而获得稳定的输出功率的方法.     

高速列车车内“声振”特性试验

为分析高速列车车内低频噪声主要来源,利用振动声辐射理论研究了车内声场特性与内饰板振动的关系.实验室半实物试验结果表明,内饰板振动和车内声场耦合响应特性在空气声和结构声传播过程中具有普遍适用性.应用该方法对某高速列车不同速度级、明线和隧道运行条件下的车内噪声特性进行分析.结果表明,列车运行速度越高,内饰板低频振动幅值增加越显著,这导致车内低频噪声的峰值更加突出.对于350km·h~(-1)速度工况,明线工况的低频噪声峰值主要来源于地板结构声辐射,而隧道环境下的噪声增加主要来源于侧墙和车顶结构的声辐射,并对各面板贡献度进行了定量化计算.最后,用工况噪声传递路径分析(OTPA)方法开展了噪声源贡献度定量化计算,结果表明,气动噪声所占比重最大,但振动激励的总和达60%,尤其是160Hz的峰值频率处,风机振动激励的贡献度最大.     

小波变换在行驶工况构建用车速数据处理中的应用研究

在以车载测试技术为主要手段的车辆实际道路行驶工况构建过程中,车速这一行驶数据具有数据量大、采样频率高等特点,需要借助计算机来完成相应的处理工作。原始车速数据中包含着大量的噪声和由于采样率高于所需精度产生的冗余,对信号进行一维离散小波变换,得到信号的高频和低频系数,并利用小波分层阈值降噪和小波分解域量化压缩实现信号的降噪与压缩。文中以采样周期7天的一段ECU车速数据为例阐述了一维离散小波变换在车速数据处理过程中的应用,结果表明采用该方法对车速数据进行降噪压缩具有较好的效果,可以增强短片段中速度、加速度等特征参数的差异性,改善聚类效果。证明一维离散小波变换在识别去除车速信号中噪声和冗余的有效性和正确性。     

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。     

高频信号注入的PMSM无传感器低速运行优化控制

在无位置传感器永磁同步电机(PMSM)的零低速运行控制中,多采用高频信号注入法跟踪位置信息,这将造成转矩波动和时滞问题.结合滑模速度控制和高频方波信号注入,提出一种无滤波器的转子位置辨识方法.通过将方波信号频率提升至逆变器开关频率,利用基波信号周期远小于高频注入信号周期的特点,在单次高频信号注入周期内,通过两次电流采样,避免了使用传统高频信号注入中的信号分离,同时去掉滤波器,有效提高系统收敛速度.仿真结果表明,与传统的高频信号注入法相比,该方法能实现PMSM无位置传感器控制下高精度的低速运行,且具有良好的稳态特性和动态性能.     

泥浆传送涡轮转速信号的分析处理

本文对传送涡轮钻转速信号的泥浆信道的干扰与噪声特性作了分析,从理论上阐述了从强的周期性干扰与噪声中实时检测出转速信号频率的谱分析法。提出了干扰带的概念,并详细分析了不同窗函数在已定干扰带的条件下所需的数据时宽。根据噪声强度推导了用平均法降低噪声功率谱方差所需的分段数以及总的数据时宽。