螺旋槳噪聲特性風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬技術(shù)研究.pdf

1、本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面入手，針對航空螺旋槳的氣動(dòng)噪聲問題，特別是螺旋槳?dú)鈩?dòng)聲學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的理論、實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵守的相似準(zhǔn)則、如何建立螺旋槳風(fēng)洞聲學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法以及如何用升力面方法計(jì)算槳葉表面壓力分布從而快速模擬螺旋槳聲學(xué)特性做了較為深入的研究。本文的工作將為進(jìn)一步研究螺旋槳?dú)鈩?dòng)聲學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和螺旋槳?dú)鈩?dòng)噪聲的降低提供基本的理論依據(jù)和技術(shù)準(zhǔn)備。 本文研究工作所取得的進(jìn)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一、推導(dǎo)出能夠?qū)嶋H應(yīng)用

2、的螺旋槳?dú)鈩?dòng)聲學(xué)相似準(zhǔn)則螺旋槳模型的風(fēng)洞聲學(xué)實(shí)驗(yàn)在研究螺旋槳?dú)鈩?dòng)噪聲方面占有重要地位。以往的研究成果對于風(fēng)洞聲學(xué)實(shí)驗(yàn)來講過于籠統(tǒng)，不便于指導(dǎo)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)方案的確定和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用。本文從氣動(dòng)方程和聲學(xué)方程兩方面入手，推導(dǎo)出具體指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的相似準(zhǔn)則和應(yīng)用測量結(jié)果的簡便公式。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在研究范圍內(nèi)該公式可靠有效。 二、建立國內(nèi)第一個(gè)螺旋槳聲學(xué)實(shí)驗(yàn)段本文作者在國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金的支持下，基于聲學(xué)風(fēng)洞理論，參考國內(nèi)外資料，結(jié)合NF-3風(fēng)洞

3、特點(diǎn)，建立了國內(nèi)第一個(gè)可以進(jìn)行螺旋槳聲學(xué)實(shí)驗(yàn)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段。經(jīng)檢測該實(shí)驗(yàn)段滿足自由聲場要求，可以進(jìn)行螺旋槳聲學(xué)實(shí)驗(yàn)。該工作填補(bǔ)了國內(nèi)螺旋槳風(fēng)洞聲學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的空白。 三、確定了螺旋槳風(fēng)洞聲學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理方法在風(fēng)洞中進(jìn)行螺旋槳聲學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要事先考慮測點(diǎn)位置的確定，傳聲器選擇，數(shù)據(jù)采集要求等基本問題。本文在參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)NF-3風(fēng)洞的實(shí)際情況，對上述基本問題，提出了合理的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理方案。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該

4、方案合理可行。本文的貢獻(xiàn)在于將聲學(xué)實(shí)驗(yàn)基本原理引入螺旋槳風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。 四、發(fā)展了一種快速模擬螺旋槳?dú)鈩?dòng)聲學(xué)特性的一體化數(shù)值模擬方法在低速螺旋槳性能計(jì)算方面，渦格法是快速有效的方法。但是在計(jì)算表面壓力分布時(shí)，傳統(tǒng)的渦格法遇到了無法克服的困難。本文推導(dǎo)出在葉片表面布置分布渦強(qiáng)的方法，在保持了渦格法計(jì)算快的優(yōu)點(diǎn)條件下，較好地計(jì)算出葉片表面壓力分布。以此為基礎(chǔ)，本文采用FW-H方程忽略四極子的時(shí)域解法，使用與氣動(dòng)計(jì)算相同的表面網(wǎng)格，快速