叶片式流体机械噪声分析.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 风机噪声与控制 毛义军 E-mail: maoyijun@mail.xjtu.edu.cn; Tel * * 第六章 叶片式流体机械噪声专题 6.1 叶片式流体机械噪声特征及机理 6.2 叶片式流体机械噪声实验测量 6.3 叶片式流体机械噪声数值预测 6.4 叶片式流体机械噪声控制方法 * * 6.1 叶片式流体机械噪声特征及机理 叶片式流体机械结构和流动特征 结构特征： ——运动、静止部件 流动特征： ——剧烈的非定常流动 1. 动静干涉流动(势流、尾迹) 2.无规则湍流运动（进气畸变、边界层流动、分离流动） * 6.1 叶片式流体机械噪声特征及机理 叶片式流体机械噪声产生和传播机理——基于声源类型分析 叶片式流体机械噪声 * 6.1 叶片式流体机械噪声特征及机理 叶片式流体机械噪声产生和传播机理——基于噪声特征分析 (1) 离散噪声 ——势流和尾迹的动静干涉 尾迹干涉扰动——向下游以当地流动速度的传播 势流干涉扰动——向上、下游以音速传播 ——周期性涡脱落、分离流动 ——旋转声源辐射 声源 特征 传播 特征 * 6.1 叶片式流体机械噪声特征及机理 叶片式流体机械噪声产生和传播机理——基于噪声特征分析 (2) 宽频噪声 ——进气畸变 ——近壁区域的复杂流动 湍流边界层、尾迹、分离流动 ——叶顶间隙流动 宽频噪声机理复杂，是目前噪声研究和控制中需要解决的一个重要难题！ * 6.1 叶片式流体机械噪声特征及机理 工程实例分析 * 第六章 叶片式流体机械噪声专题 6.1 叶片式流体机械噪声特征及机理 6.2 叶片式流体机械噪声实验测量 6.3 叶片式流体机械噪声数值预测 6.4 叶片式流体机械噪声控制方法 * * 6.2 叶片式流体机械噪声实验测量 噪声实验测量的环境——消声室 自由声场——声场中只有声源辐射出来的声音，而没有周围边界 的反射声。 消声室——室内各表面都敷设吸声系数大于0.99的吸声结构 吸声结构——尖劈+穿孔板(共振腔) Benefield Anechoic Facility -- Edwards AFB, California. Size:264 x 250 x 70feet * 6.2 叶片式流体机械噪声实验测量 噪声实验测量的环境——消声室 考核参数 理想自由场接近程度： ——采用点声源辐射声压与距离成反比特性，误差≤0.5dB； 本底(背景)噪声： ——比被测对象的声压级低6-12dB； 低频截止频率： ——取决于吸声尖劈的长度，一般满足1/4波长特征。 * 6.2 叶片式流体机械噪声实验测量 噪声实验测量的环境——声学风洞 声学风洞 ——兼具风洞和消声室特征，主要应用于航空、汽车行业。 * 6.2 叶片式流体机械噪声实验测量 噪声实验测量的仪器——传声器 传声器——测量声压的传感器，俗称麦克风。 尺寸规格：直径1、1/2、1/4、1/8 in 主要性能参数： 1. 频率响应: 20-40kHz 2. 灵敏度:~50mV/Pa 3. 量程:25-140dB 4. 指向特性:自由场型. 校正方法：互易法、声级校准器。 通常与尺寸有关 * 6.2 叶片式流体机械噪声实验测量 自由场的噪声声功率的测量 (1) 无指向性声源辐射的声功率测量 (2) 指向性声源辐射的声功率测量 半自由场的声功率测量 * 第六章 叶片式流体机械噪声专题 6.1 叶片式流体机械噪声特征及机理 6.2 叶片式流体机械噪声实验测量 6.3 叶片式流体机械噪声数值预测 6.4 叶片式流体机械噪声控制方法 * * 6.3 叶片式流体机械噪声数值预测 预测流程 声源获取 声源辐射 边界散射 * 6.3 叶片式流体机械噪声数值预测 声源获取 计算区域离散 控制方程选取与离散 非定常流动数值模拟 声源信息获取 叶轮和蜗壳网格的划分 ——分区独立划分网格 ——网格无关性原则 ——近壁区域网格尺度取决于湍流模型 ——单个网格单元满足紧凑声源条件 * 6.3 叶片式流体机械噪声数值预测 声源获取 计算区域离散 控制方程选取与离散 非定常流动数值模拟 声源信息获取 控制方程+湍流模型 ——空间和时间离散格式 ——时间离散步长 非定常流动数值模拟 ——初始条件、边界条件设定 ——计算收敛的判定 * 6.3 叶片式流体机