針對(duì)某型電動(dòng)螺旋槳飛機(jī)噪聲過(guò)大問(wèn)題,在保證螺旋槳?dú)鈩?dòng)特性的同時(shí),提出了改進(jìn)沿展向槳葉形狀的降噪方法。采用FW-H模型、非定常滑移網(wǎng)格及大渦模擬方法獲得了氣動(dòng)噪聲頻譜特征;通過(guò)地面遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲試驗(yàn),得到了螺旋槳在三種轉(zhuǎn)速下的氣動(dòng)噪聲頻域特性和聲壓強(qiáng)度分布規(guī)律。對(duì)比分析螺旋槳各測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果,證明了數(shù)值計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。基于所建立的計(jì)算模型和方法,預(yù)測(cè)了不同螺旋槳在三個(gè)轉(zhuǎn)速下的聲壓級(jí)分布,得出槳葉形狀對(duì)螺旋槳?dú)鈩?dòng)噪聲的影響規(guī)律。研究表明:當(dāng)螺旋槳轉(zhuǎn)速高于1 000r/min時(shí),新葉片較原葉片氣動(dòng)噪聲明顯降低。這說(shuō)明槳葉載荷噪聲在氣動(dòng)噪聲中起主導(dǎo)作用,可以通過(guò)改變沿展向槳葉形狀,有效降低葉片的氣動(dòng)噪聲。 

【文章來(lái)源】：熱力透平. 2019,48(02)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１螺旋槳模型

ｍ１．６８８．７６０６０依據(jù)弦長(zhǎng)與徑向的分布規(guī)律，采用Ｃａｔｉａ軟件生成葉片葉型，建立螺旋槳三維模型。此方法的優(yōu)勢(shì)在于避免了由坐標(biāo)變換得到葉片截面而產(chǎn)生的眾多點(diǎn)與曲線，減少了工作量，提高了容錯(cuò)率，模型如圖１所示。在ＩＣＥＭ軟件中劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格分為內(nèi)場(chǎng)旋轉(zhuǎn)域和外場(chǎng)靜止域兩部分：內(nèi)場(chǎng)旋轉(zhuǎn)區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格并進(jìn)行局部加密，外場(chǎng)靜止區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格，內(nèi)外域間使用滑移網(wǎng)格進(jìn)行連接，網(wǎng)格總數(shù)約３８７萬(wàn)，如圖２所示。圖１螺旋槳模型圖２整體網(wǎng)格劃分１．２參數(shù)設(shè)定與槳葉壓力脈動(dòng)求解針對(duì)螺旋槳的湍流流場(chǎng)特性，采用ＬＥＳ和離散格式的ＰＲＥＳＴＯ求解器進(jìn)行非定常計(jì)算。采用ＬＥＳ時(shí)，使用數(shù)值方法求解大尺度湍流，并對(duì)小尺度湍流脈動(dòng)建立模型；相比于直接數(shù)值方法，ＬＥＳ對(duì)空間分辨率的要求較低；相比于雷諾平均模擬方法，ＬＥＳ方法能夠獲得更多的湍流信息。選擇１０００ｒ／ｍｉｎ、１５００ｒ／ｍｉｎ和２０００ｒ／ｍｉｎ共三種轉(zhuǎn)速進(jìn)行槳葉壓力脈動(dòng)計(jì)算。根據(jù)前期工４１１

形聲場(chǎng)的等聲壓線沿軸向兩側(cè)呈條狀分布，螺旋槳前后位置的球形表面聲壓較高，螺旋槳所在旋轉(zhuǎn)平面的球面表面聲壓較低。三種不同轉(zhuǎn)速下，螺旋槳球形場(chǎng)點(diǎn)輻射聲壓最大值分別為６２．２ｄＢ、７０．１ｄＢ、８０．１ｄＢ，均分布在球形場(chǎng)點(diǎn)軸向的前后兩端。數(shù)值模擬聲壓級(jí)相比于試驗(yàn)值平均小６ｄＢ，這是因?yàn)閿?shù)值模擬未考慮地面反射對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響。這與尹堅(jiān)平等［１２］的研究結(jié)論中地面反射對(duì)聲源影響的修正量相吻合。因此對(duì)計(jì)算值進(jìn)行修正并與試驗(yàn)值相對(duì)比，結(jié)果繪制如圖３所示。（ａ）１０００ｒ／ｍｉｎ（ｂ）１５００ｒ／ｍｉｎ（ｃ）２０００ｒ／ｍｉｎ圖３各轉(zhuǎn)速下噪聲聲壓級(jí)分布２地面遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲試驗(yàn)對(duì)螺旋槳進(jìn)行整機(jī)地面靜態(tài)噪聲測(cè)試，以獲得氣動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)。試驗(yàn)根據(jù)ＳＡＥＡＲＰ１８４６Ａ標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，選擇空曠露天場(chǎng)地，確保飛機(jī)的半徑５００ｍ范圍內(nèi)無(wú)建筑物或任何其他障礙物，保證噪聲測(cè)試不會(huì)受到其他因素影響，場(chǎng)地布置如圖４所示。圖４試驗(yàn)場(chǎng)地噪聲測(cè)點(diǎn)布置如圖５所示，在半徑為１５Ｄ的圓周上，將螺旋槳中軸線正前方設(shè)為１號(hào)測(cè)點(diǎn)，每隔１０°布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共１９個(gè)測(cè)點(diǎn)。圖５噪聲接收點(diǎn)位置示意圖５１１

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種高效率螺旋槳設(shè)計(jì)方法[J]. 項(xiàng)松,王吉,張利國(guó),佟勝喜,吳江,劉遠(yuǎn)強(qiáng).  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2015(01)
[2]前飛旋翼三維湍流場(chǎng)的數(shù)值模擬[J]. 于子文,曹義華.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(07)

博士論文
[1]基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的直升機(jī)旋翼流場(chǎng)及噪聲研究[D]. 葉靚.南京航空航天大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3261984