涡扇发动机声衬的分段式设计与声模态散射分析

文章针对涡扇发动机声衬开展分段式设计,并对声衬对声模态的散射作用进行了分析。应用有限元求解对流亥姆霍兹方程的方法求解了发动机短舱内的声传播,通过与试验以及Tester等人的数值解对比验证了所应用的数值方法及声模态解耦方法;应用梯度搜索法和遗传算法优化设计了4种声衬的声阻抗,结果表明可以通过长度较短的声衬实现多个目标声模态的降噪并达到降噪指标,轴向分段式相比均布式声衬和周向分布式声衬具有更大的降噪量;文章对还对分段式声衬的声模态散射现象进行了分析,分析了声衬对声波的模态散射。研究结果表明最优声衬产生的反射声功率要大于通过声衬传递的声功率,周向分段的声衬散射形成了更低阶声模态。建议应用轴向分段式声衬降低风扇前传噪声。     

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...     

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。     

涡扇发动机旋转声模态发生与测试试验研究

开展了涡扇发动机旋转声模态发生与测试技术研究。首先,通过对涡扇发动机旋转声模态发生与测试技术的原理分析,得出声模态发生与测试试验装置设计方法;结构设计与电气系统设计相结合,完成了试验装置的搭建;最后经过以某高阶声模态为例进行试验验证工作,证明了声模态发生与测试技术的正确性和试验装置设计的合理性。开展的声模态发生与测试技术研究对消声短舱声衬的声学效果验证试验意义重大,填补了中国该工程领域的空白,具有较好的工程应用价值。     

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。     

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。     

航空发动机声衬结构低温结冰与振动噪声综合环境试验研究

研究航空发动机蜂窝夹层声衬结构在强噪声和低温结冰环境下的动态特性,以及温度循环、声衬几何参数对声衬结构振动特性的影响,设计了三个声衬结构试验件。应用温度循环、结冰和强噪声耦合加载方法,得到了不同温度条件、不同厚度的未注满水的声衬结构的受迫振动特性,试验结果对研究航空发动机进气道实际工作环境下的声衬结构的抗振/抗结冰性能具有重要的参考价值。     

木基复合材料破坏过程中声发射特性的研究

利用声发射监测系统获取了胶合板和贴面刨花板两种木基复合材料三点弯曲加载状态下断裂损伤的声发射信号。利用累计能量和振铃总计数两项声发射信号特征参量分析了胶合板和贴面刨花板损伤破坏过程及其特点;利用幅值和有效电压（RMS）研究了随挠度增大胶合板和贴面刨花板内部裂纹产生、扩展、宏观裂纹形成至断裂的过程。结果表明:声发射信号的幅值、有效电压、累计能量、振铃总计数等参量可以有效表征木基复合材料内部损伤演化过程;贴面刨花板的断裂损伤发生早于胶合板,且贴面刨花板的损伤演化过程分为线弹性阶段和断裂韧性阶段,胶合板分为线弹性阶段、非线性变形阶段和断裂韧性阶段。     

闭孔泡沫铝声屏障的降噪效果研究

用闭孔泡沫铝板作为高速公路声屏障材料,以沈阳市东西快速干道珠林桥附近安装的几段声屏障为例,对高速公路安装声屏障前后噪声的声压级进行了实地测量,计算得出声屏障的插入损失,以此考察闭孔泡沫铝板声屏障的降噪效果.通过对闭孔泡沫铝声屏障和普通百叶声屏障降噪效果的对比分析,发现闭孔泡沫铝声屏障整体降噪效果优于普通百叶声屏障,在高...     

基于TPNR的整车路噪声学性能优化

为研究声学包性能对整车路噪表现的影响,采用TPNR静态试验和道路动态试验,研究了声学包方案对某SUV乘用车中、高频路噪性能的提升效果,结果表明:(1)封堵A柱和前门槛的钣金孔洞、行李箱门槛增加吸声材料和C柱下护板空腔内增加阻隔材料都具有提高整车路噪隔声量的效果;(2)动态测试表明,提升方案对60 km/h匀速工况下,整车前、后排的中、高频路噪改善效果明显,而在80 km/h匀速工况下,仅对后排改善效果明显,对前排改善效果稍弱。     

微型轿车的降噪实验

针对某微型轿车采用汽车扣速行驶车外噪声分离实验和声强法识别噪声源。发现进气噪声是造成车外加速噪声偏高的主要原因。在对发动机进气噪声进行频谱分析后，找到进气噪声的主要峰值频率，设计出一种三腔并联共振式消声器，使进气噪声得以有效的控制。通过道路实验与发动机台架实验评价，整车车外加速噪声降到72.3dB(A)，降噪量达7．9dB(A)，而发动机输出功率没有明显变化。     

药型罩材料对EFP水中运动特性影响研究

针对药型罩材料对爆炸成型弹丸（EFP）水中运动特性的影响问题,本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,基于紫铜材料EFP水中侵彻试验基础,结合相关理论研究仿真对比分析了不同密度材料（10号钢、钽及铝）、同密度材料（纯铁、10号钢、20号钢）以及高密度材料（钽、钨）所形成EFP的水中侵彻情况,找出药型罩材料性能对EFP水中速度衰减的影响.结果表明,密度对EFP水中侵彻过程具有至关重要的影响,EFP形状一定的条件下密度越高则存速能力越强,若密度相近则衰减规律趋于一致,且钽、钨等重金属药型罩在水中聚能战斗部的应用具有广阔前景.     

城市轨道交通噪声分析与降噪措施的研究

针对目前日趋严重的城市轨道交通产生的噪声污染问题,结合某一高架轻轨结构实例,首先对该高架轻轨线路的噪声进行了预测分析,然后根据该例实际情况设计出适合的声屏障降噪,并进行降噪分析.结果表明当列车以100 km/h的速度驶过,对于距离20 m处的一建筑物各层的瞬时噪声级都达到近90 dB(A),并且与高架桥高度水平的层高处噪声级最高.当采用隔声式声屏障进行降噪后的噪声分析得到,底层的降噪效果最明显,随着建筑物高度的增加,降噪效果有所降低.     

声子晶体材料与有源控制相结合的宽频噪声抑制方法

电力变压器噪声除了本体噪声产生的低频分量,还包含冷却风扇产生的中高频噪声。有源降噪方法对低频噪声控制性能好,且灵活可控,但降噪效果受制于通道数量。在不增加通道数量的前提下,为了拓宽降噪频率范围,提出声子晶体材料与有源控制相结合的降噪方法。以DSP为核心控制器搭建了基于LMS算法的双通道有源降噪系统,在此基础上开展了嵌入声子晶体材料的有源降噪系统降噪性能验证实验研究。实验结果表明,针对变压器100～400 Hz的低频噪声,双通道有源降噪系统单频最大降噪量约20 dB,多频总降噪量可达9 dB。设计了对500～1 000 Hz中高频噪声抑制作用明显的声子晶体材料,对600 Hz单频降噪量约14 dB。嵌入声子晶体材料的双通道有源降噪系统,最大总降噪量可达16 dB,优于单纯的有源降噪。可见,声子晶体材料与有源控制相结合,拓宽降噪频率范围、提高降噪性能的方法是可行性的。     

地下站台内轮轨滚动噪声的传播特性及其降噪措施

为分析轮轨滚动噪声作用下地下站台的声场特性,基于几何声学法建立了全尺站台三维声学仿真模型,首先利用有限元-边界元法计算得到了列车进站时引起的轮轨滚动噪声,并以此作为地下站台声学仿真模型的声源输入,研究了轮轨滚动噪声作用下地下车站站台内的声场分布及传播特性。在此基础上,进一步分析了轨行区吸声材料的敷设位置及敷设长度对站台区降噪效果的影响规律。研究表明,①列车驶入站台过程中,站台噪声最显著区域为进站端靠行车侧距站台门6m范围内,沿站台纵向及横向逐渐减小,至出站端轮轨滚动噪声的影响较小,其中列车1节车厢进入车站范围时站台区噪声最大,进站端A计权声压级最大值达到83.1 dB(A);②在轨行区站台板下部墙面及侧墙面同时敷设砂岩吸声板可取得较好的降噪效果,站台区进站端降噪量可达到2.9～5.3dB(A);③将吸声材料的敷设范围沿站台两侧延伸10m至隧道区间内,站台区进站端的降噪量可提高至6.1～7.9dB(A),尤其是当列车靠近站台但仍运行于隧道内时,但继续延长敷设长度对站台区降噪效果的提高不明显。     

大客车降噪的研究

运用噪声分离、频谱分析等技术手段,找出了GZ6921型后置柴油机大客车噪声超过国家标准的原因,并对主要噪声源及其频谱分布进行了分析对各主要噪声源－排气系统、冷却系统和发动机舱采取相应的降噪措施,如降低风扇转速,改善抗性消声器的降噪能力,修改冷却风进风道,平衡车两侧的噪声源,在发动机舱中粘贴吸音材料等。改进后GZ6921型大客车最大加速度时的车外噪声由91．5dB(A)降到86dB（A)以下,达到国际GB1495－75“机动车允许噪声”的规定。     

碳－铝复合材料单元体的声发射特性

为更有效地利用声发射（ＡＥ）信息来研究碳－铝复合材料的破断机制，本文对比了组成该复合材料的３种基本单元体—铝基体、碳纤维（束）和先驱丝在拉伸过程中的ＡＥ行为，并统计分析其ＡＥ特性．鉴于与前两者相比，复合丝的破断方式更为复杂，因而着重分析了其ＡＥ特性与碳－铝界面、破断模式以及抗拉强度之间的联系．     

聚合物基复合材料蜗轮传动润滑剂的特性研究

利用台架试验评价了一种较好的适于聚合物基复合材料蜗轮传动润滑的ＷＬ润滑剂，并考察其润滑特性，结果表明，在ＷＬ润滑剂润滑下，由于材料本身的自润滑性以及水份的影响和弹性流体动力润滑三者的共同作用，使蜗轮传动效率明显提高。