轴流风扇自噪声强度特性的数值研究.pdf

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1、第42卷第2期2012年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．2Mar．2012轴流风扇自噪声强度特性的数值研究王良锋，乔渭阳(西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072)摘要：利用流场／声场混合模型计算分析轴流风扇自噪声的强度特性。使用大涡模拟(LES)数值计算方法获取湍流流场信息，以此为输入，使用声类比方法噪声预测模型获得了不同来流条件下的自噪声频谱。Oo攻角条件下，叶片噪声源主要位于叶片尾缘区域，并且叶背上的噪声强度大于叶盆；攻角增大和速度增大都会引起叶片自噪声

2、强度的增大：攻角增大引起的噪声增大主要集中在低频区域。关键词：轴流风扇；宽频噪声；大涡模拟；自噪声；声类比、中图分类号：V232．4文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)02．0047．05NumericalStudyofCharacteristicsofAxialFlowFanSelf-noiseIntensityWANGLiang—feng，QIAOWei—yang(SchoolofPowerandEnergy，Noahwes论rnPolytechnicalUniversity，Xi’口n710072，Chi

3、na)Abstract：Theflowfield／soundfieldmixingmodelwasusedtoanalyzetheintensitycharacteristicsofaxi—alfanself—noise．Thenumericallargeeddysimulation(LES)WaSappliedtoobtaintheturbulentflowfieldinformation，andthen，theinformationWasfedintoanacousticsanalogynoisepredictionmode

4、ltoob—taintheself—noisespectraatdifferentinflowconditions．Thepaperindicatesthatregionnearthebladetrailingedgeisthemainnoisesourceatthezerodegreeattackangle，thenoiseintensityofconvexsurfaceishigherthantheconcavesurface．Theincreaseofattackangleandtheinflowvelocitybothc

5、allintroducetheincreaseofthebladeself—noiseintensity；andalso，theincreaseofattackanglemainlyintroducestheincreaseofthenoiseatthelowfrequencyrange．Keywords：axialfan；broadbandnoise；largeeddysimulation；self-noise；acousticsanalogy引言涡扇发动机噪声中一个很重要的部分就是风扇噪声，而风扇噪声又分为单音噪声和宽频噪声

6、。经过多年的研究，单音噪声已经被很好地认识和理解。然而，由于宽频噪声的随机性和多种产生机制，再加上以前人们没有认识到宽频噪声的重要性，因而宽频噪声还没有得到很好的理解。现代涡扇发动机中，宽频噪声大约占总噪声的一半⋯，尤其随着超大涵道比涡扇发动机的发展，由于直径和叶片弦长的增大，宽频噪声问题更加突出。因此，对于宽频噪声的预测成为一个不可忽视的问题。目前，风扇宽频噪声产生的物理机制主要包括【2J：①进口机匣壁面边界层与转子叶尖干涉产生的噪声；②转子尾迹湍流与下游静子干涉产生的噪声；③转子叶尖处壁面湍流与下游静子干涉产生的噪声；④转子

7、叶根处壁面湍流与下游静子干涉产生的噪声；⑤转子叶片表面边界层噪声和尾缘噪声；⑥静子叶片表面边界层噪声和尾缘噪声。其中①、②、③、④四种机制被认为是风扇的主要噪声，特别是进口湍流干涉噪声，有很多研究者都对其产生机理及预测方法进行了研究(Amiet旧J，Devenport等MJ，Guidati与Wagner[5-s])。但是自噪声机制⑤和⑥决定着风扇总宽频噪声频谱的基准值。当前四种噪声机制被限制在一定的水平时，自噪声机制将会成为宽频噪声降噪的一个限制。因而，对于自噪声产生机制的理解和认识对于发动机的降噪是很有益处的。本文采用流珈声场

8、混合模型来研究轴流机械自噪声的强度特性。混合模型是目前发展最快的发动机噪声预测模型。在这类模型中，首先对发动机声源部件周围非定常湍流流场进行CFD计算，然后将声源流场参数耦合到基于气动声学理论的声远场计算中。混收稿日期：201l一12一14修订日期：2012—0