对船用压气机气动噪声源频谱特性数值研究

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1、2014年第42卷第10期流体机械21文章编号：1005—0329(2014)10—0021—05船用压气机气动噪声源频谱特性数值研究温华兵。桑晶晶，刘红丹(1江苏科技大学振动噪声研究所，江苏镇江212003；2重庆江增船舶重工有限公司，重庆402263)摘要：以某型号大型船用涡轮增压器压气机为研究对象，以CFD软件为平台，利用具有k一￡双方程湍流模型的N—s方程计算了压气机的三维黏性非定常流场特性。采用FfowcsWilliams—Hawkings方程(简称Fw—H方程)对压气机的离散噪声进行了分析，并与经验公式进行了比较。深入研究了不同转速、流量对压气机气动噪声的影响。分析表明，叶轮内气动

2、噪声水平较高，是主要噪声源；转速对于离散噪声影响较大，转速增加一倍，声压级上升约14dB；同一转速下，流量的降低将导致噪声幅值增加，但相对于转速变化其影响较小。关键词：涡轮增压器；压气机；非定常流；气动噪声；频谱中图分类号：TH45文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2014．10．005NumericalInvestigationofSpectralCharacteristicsofAerodynamicNoiseSourceforMarineTurbochargerCompressorWENHua—bing，SANGJing-jing，LIUHong．d

3、an(1．InstituteofNoiseandVibration，JiangsuUniversityofScienceandTechnology，Zhenjiang212003，China；2ChongqingJiangjinShipbuildingIndustryCo．，Ltd，Chongqin402263，China)Abstract：Theunsteadythree-dimensionalviscousflowfieldofalargemarineturbochargercompressorwassimulatedbyNavier—Stokesequationswiththetwo．e

4、quation(k一8)turbulencemodelbasedontheCFDsoftware．Thediscretenoiseofthecom．pressorwasanalyzedbytheFfowcsWilliams—Hawkingsformu]ation(FW—Hforshort)，andtheresultswerecomparedwiththeex—perimentalformula．Theeffectofthespeedandtheflowrateontheaerodynamicnoisewasfurtherstudied．Thenumericalresultsindicateth

5、attheaerodynamicnoiseoftheimpellerisdominant；therotatingspeedoftheimpellerhasagreatinfluenceonthedis—cretenoise，thenoiseincreasedbyabout14dBwhentherotatingspeedwasdoubled；thenoisewillincreasewhentheflowratere—ducesatthesamespeed，buttheeffectismuchlessthanthespeedoftheimpeller．Keywords：turbocharger；c

6、ompressor；unsteadyflow；aerodynamicnoise；frequencyspectrum1前言了有效降低压气机气动噪声，需从源头对气动噪声的形成及分布进行分析。离心式压气机被广泛应用于大型船舶及发电目前，对叶轮机械气动噪声的研究较少，站的增压柴油机，是增压系统的重要组件。随着且主要以实验研究为主。随着计算流体力学对柴油机输出功率需求的增加，其气体质量流量(CFD)和计算气动声学的发展，用数值方法研究以及压比亦随之上升。叶轮机械的气动功率随着压气机气动声学问题具有必要性和必然性。刘秋叶尖速度三次方增加，而由此产生的声功率将以洪等对离心风机使用声类比法(AAA)进行了气叶

7、尖速度的5—6次方速度增加，因此，对于压动噪声频谱分析，文献[4]利用Euler方程以及气机的降噪十分必要，尤其是船用大型涡轮增压边界元法(BEM)分别对离心式压气机进行流场系统，其压气机是增压器的主要气动噪声源。为及离散噪声的数值分析，Jeon和Lee利用简化模收稿日期：2014一O1—07基金项目：国家自然科学基金项目(11302088)22FLUIDMACHINERYVo1．42，No．10