本文關(guān)鍵詞：基于大渦模擬的鋸齒尾緣翼型流動(dòng)分析及氣動(dòng)噪聲預(yù)測

  更多相關(guān)文章： 翼型 鋸齒尾緣 尾緣噪聲 降噪 大渦模擬

【摘要】：中低雷諾數(shù)下,翼型尾緣音調(diào)噪聲往往很強(qiáng)烈,實(shí)際工程中有很多機(jī)械設(shè)備工作在這一雷諾數(shù)下。目前有實(shí)驗(yàn)表明,仿生鋸齒尾緣可以抑制中低雷諾數(shù)下翼型的音調(diào)噪聲。但鋸齒對(duì)翼型流動(dòng)結(jié)構(gòu)以及噪聲源的影響有待進(jìn)一步探究,以加深對(duì)鋸齒尾緣降噪機(jī)理的認(rèn)識(shí),并指導(dǎo)低噪聲葉片設(shè)計(jì)。本文對(duì)51.6 1 0cR e??,攻角為6?的NACA-0018翼型流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,設(shè)計(jì)了兩種波長相等、長度不同的尾緣鋸齒。采用分區(qū)RANS-LES方法進(jìn)行流場計(jì)算,LES亞格子模型采用壁面自適應(yīng)當(dāng)?shù)販u粘模型(WALE),RANS區(qū)采用SST k??湍流模型,壁面附近網(wǎng)格達(dá)到中等分辨率LES要求。并通過基于Lighthill聲類比的FW-H方程預(yù)測了氣動(dòng)噪聲。計(jì)算工況下,翼型繞流具有以下特征:吸力面層流邊界層在前緣x/C??0.1附近分離,在中間弦長位置再附著為湍流邊界層,分離泡長度約0.2C;吸力面尾緣附近湍流強(qiáng)烈;尾緣鋸齒對(duì)吸力面上游邊界層的發(fā)展基本沒有影響。壓力面上,短鋸齒翼型A1的邊界層發(fā)展與原始翼型A0相似,其層流邊界層在x/C?0.49附近分離;長鋸齒A2的邊界層在x/C?0.55附近分離;尾緣壓力面處于過渡狀態(tài)分離區(qū)內(nèi)。非穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果表明,原始NACA-0018翼型的升力、阻力呈現(xiàn)周期性變化,波動(dòng)頻率約為2270 Hz;鋸齒尾緣翼型A1及A2的升阻力不具有明顯的周期性。瞬時(shí)流場分析表明,翼型A0尾緣壓力面的旋渦及正渦量的脫落導(dǎo)致了升力的周期性波動(dòng);鋸齒尾緣翼型A1和A2尾緣處脫落的正渦量結(jié)構(gòu)破碎得更加迅速。對(duì)翼型周圍流動(dòng)結(jié)構(gòu)及非穩(wěn)態(tài)特征的分析表明,翼型A2尾緣處內(nèi)切的長鋸齒提供了縱向流動(dòng)發(fā)生的通道,鋸齒內(nèi)部形成順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的旋渦;來自吸力面的強(qiáng)湍流得以在更上游位置與來自壓力面的流動(dòng)匯合摻混,使得尾緣壓力面回流區(qū)及尾跡剪切層內(nèi)的湍流增強(qiáng),推遲了壓力面邊界層的分離,形成的回流區(qū)范圍更小。由此影響了尾緣上渦量周期性脫落的過程,破壞了尾緣附近壓力波動(dòng)的周期性,進(jìn)而減弱了整個(gè)翼型壁面附近的脈動(dòng)壓力。通過本文分析可見,在計(jì)算工況下,尾緣內(nèi)切的長鋸齒改變了尾緣壓力面附近的流動(dòng)結(jié)構(gòu),具有抑制翼型音調(diào)噪聲的潛力�；贔W-H方程的氣動(dòng)噪聲預(yù)測表明,長鋸齒抑制了尾緣純音噪聲,降低了尾緣噪聲總聲壓級(jí)。
【關(guān)鍵詞】：翼型 鋸齒尾緣 尾緣噪聲 降噪 大渦模擬
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O357.5;TB53
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 氣動(dòng)噪聲概述9
• 1.1.2 翼型尾緣噪聲9-10
• 1.1.3 仿生鋸齒尾緣降噪10-11
• 1.2 相關(guān)研究進(jìn)展11-15
• 1.2.1 翼型尾緣音調(diào)噪聲研究11-13
• 1.2.2 鋸齒尾緣對(duì)翼型音調(diào)噪聲影響的研究13-15
• 1.3 本文工作概要15-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容與意義15
• 1.3.2 研究方法與難點(diǎn)15-17
• 第2章 計(jì)算方法及CFD實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)17-31
• 2.1 計(jì)算方法17-20
• 2.1.1 大渦模擬基本理論18-20
• 2.1.2 嵌入式大渦模擬方法20
• 2.2 氣動(dòng)噪聲預(yù)測方法20-23
• 2.2.1 Lighthill聲類比理論21-22
• 2.2.2 氣動(dòng)噪聲數(shù)值預(yù)測方法22
• 2.2.3 基于FW-H方程的積分解22-23
• 2.3 CFD實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)23-30
• 2.3.1 鋸齒尾緣設(shè)計(jì)23-25
• 2.3.2 計(jì)算域與邊界條件25-26
• 2.3.3 網(wǎng)格設(shè)計(jì)26-28
• 2.3.4 計(jì)算方法與數(shù)據(jù)采集28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 翼型繞流的總體特征31-50
• 3.0 翼型繞流的一般特征32-34
• 3.1 時(shí)均壓力場特征34-40
• 3.1.1 時(shí)均壓力系數(shù)35-38
• 3.1.2 脈動(dòng)壓力38-40
• 3.2 壁面切應(yīng)力40-41
• 3.3 流動(dòng)的時(shí)均湍流特征41-45
• 3.3.1 縱向湍流強(qiáng)度41-43
• 3.3.2 雷諾應(yīng)力43-45
• 3.4 渦結(jié)構(gòu)及渦量分布45-49
• 3.4.1 三維渦結(jié)構(gòu)45-47
• 3.4.2 展向渦量分布47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 尾緣鋸齒對(duì)流動(dòng)周期性的影響50-60
• 4.1 氣動(dòng)力的非穩(wěn)態(tài)特征50-53
• 4.1.1 升力50-52
• 4.1.2 阻力52-53
• 4.2 瞬時(shí)流場分析53-59
• 4.2.1 翼型A0的瞬時(shí)流場53-55
• 4.2.2 翼型A1的瞬時(shí)流場55-57
• 4.2.3 翼型A2的瞬時(shí)流場57-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第5章 尾緣鋸齒對(duì)邊界層及當(dāng)?shù)亓鲃?dòng)的影響60-76
• 5.1 尾緣鋸齒對(duì)邊界層流動(dòng)的影響60-66
• 5.1.1 吸力面邊界層分析60-63
• 5.1.2 壓力面邊界層分析63-66
• 5.2 鋸齒尾緣附近的流動(dòng)結(jié)構(gòu)66-73
• 5.2.1 鋸齒尾緣壁面上流動(dòng)的發(fā)展66-67
• 5.2.2 鋸齒內(nèi)切區(qū)域流動(dòng)分析67-73
• 5.3 尾跡流動(dòng)分析73-74
• 5.4 本章小結(jié)74-76
• 第6章 氣動(dòng)噪聲預(yù)測76-80
• 6.1 監(jiān)測點(diǎn)聲壓級(jí)77-78
• 6.2 聲場指向性78-79
• 6.3 本章小結(jié)79-80
• 第七章 結(jié)論80-81
• 參考文獻(xiàn)81-83
• 致謝83-85
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果85

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 高運(yùn)奎;楊蘋;呂琴云;;某型飛機(jī)V型尾緣噴管設(shè)計(jì)[J];大眾科技;2011年03期

2 謝軍龍;游斌;周撥;吳克啟;;前緣彎掠子午加速葉輪尾緣脫落渦的研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2007年01期

3 張磊;楊科;趙曉路;徐建中;;不同尾緣改型方式對(duì)風(fēng)力機(jī)鈍尾緣翼型氣動(dòng)性能的影響[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2009年05期

4 黃宏艷;王強(qiáng);;V形尾緣噴管流場與紅外特性的數(shù)值模擬[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2008年02期

5 張磊;楊科;徐建中;張明明;白井艷;;鈍尾緣翼型非定常氣動(dòng)特性及機(jī)理[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2011年03期

6 ;[J];;年期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉波;王掩剛;;渦輪葉片尾緣對(duì)開縫噴氣效應(yīng)的數(shù)值模擬[A];全國流體力學(xué)青年研討會(huì)論文集[C];2001年

2 李杰;趙萍;戚中浩;曾明伍;;厚尾緣翼型在兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組葉片上的應(yīng)用[A];中國農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)《風(fēng)能產(chǎn)業(yè)》（2014年第5期)[C];2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳亞東;帶尾緣吹氣的葉輪機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)和氣動(dòng)噪聲問題的研究[D];上海交通大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 任亞茹;風(fēng)力機(jī)鈍尾緣翼型三維流動(dòng)特性的研究[D];中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所);2015年

2 黃乾;基于大渦模擬的鋸齒尾緣翼型流動(dòng)分析及氣動(dòng)噪聲預(yù)測[D];清華大學(xué);2015年

3 郭晉之;鋸齒形尾緣噴嘴射流增混與降噪機(jī)理研究[D];上海交通大學(xué);2013年

4 朱錫佳;低馬赫數(shù)下鋸齒形尾緣噴嘴的氣動(dòng)聲學(xué)特性研究[D];上海交通大學(xué);2011年

5 王掩剛;渦輪葉片尾緣噴氣與主流摻混及干擾研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

6 張學(xué)迅;鋸齒尾緣葉片空氣動(dòng)力特性的數(shù)值模擬研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2013年

7 邊家亮;渦輪葉柵尾緣強(qiáng)化冷卻方法的數(shù)值研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

8 呂祥翠;T-S波與邊界層尾緣相互作用的數(shù)值研究[D];天津大學(xué);2004年

9 馬如林;自誘導(dǎo)尾緣噴氣空心轉(zhuǎn)子葉片的性能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2013年

10 余畏;基于柔性尾緣襟翼的大型風(fēng)力機(jī)葉片載荷智能控制研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2013年

，

本文編號(hào)：743643