周向彎曲葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)對動靜干涉級間非定常流動及氣動噪聲的影響研究.pdf

1、在葉輪機(jī)械中，當(dāng)多級動靜葉排存在時，會產(chǎn)生大量靜動/動靜間的相互干涉流動現(xiàn)象。這種干涉流動對氣動-聲學(xué)性能會有著明顯影響，受到越來越多的科研人員的關(guān)注。葉排間的干涉噪聲作為多級葉輪機(jī)械中主要?dú)鈩釉肼曉粗?，其噪聲的?qiáng)弱對葉輪機(jī)械的聲學(xué)性能有著重要影響，所以采用合理方法有效降低這種干涉噪聲已成為氣動聲學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　通過葉片彎掠技術(shù)來控制葉輪機(jī)械的內(nèi)部流動，提高氣動-聲學(xué)性能的方法顯示出良好的應(yīng)用前景。理論與實(shí)驗(yàn)研究均表明彎

2、掠葉片能夠降低流動損失，提高氣動效率并降低氣動噪聲。
　　本課題開展了彎掠動、靜葉片干涉流動的非定常流動及氣動噪聲的系統(tǒng)性研究，采用不同周向彎曲的動、靜葉葉輪所組成的單級軸流風(fēng)扇系統(tǒng)作為研究對象，搭建氣動-聲學(xué)測試實(shí)驗(yàn)裝置，對不同周向彎曲動、靜葉組合時的風(fēng)扇系統(tǒng)的氣動-聲學(xué)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，并重點(diǎn)分析當(dāng)改變?nèi)~片周向彎曲角度時，風(fēng)扇氣動性能及干涉噪聲的變化特點(diǎn)，并結(jié)合計算流體力學(xué)數(shù)值模擬，從理論上分析氣動性能變化的原因。
　　

3、對重點(diǎn)研究的動靜干涉非定常流動現(xiàn)象，采用流場測量與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段。利用粒子圖像測速儀（PIV）系統(tǒng)對動靜干涉的流動區(qū)域進(jìn)行速度場測量，通過鎖相技術(shù)分析動葉在不同相位時，干涉流動區(qū)域的速度場變化。采用經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的數(shù)值模擬對動靜干涉流動進(jìn)行深入分析，采用數(shù)值模擬的結(jié)果更為詳盡地研究不同周向彎曲動葉的尾跡及葉頂泄漏流的運(yùn)動特點(diǎn)及傳播規(guī)律，及動、靜葉片進(jìn)行周向彎曲設(shè)計后，干涉流場的非定常流動變化。
　　動靜干涉氣動噪聲的產(chǎn)生機(jī)理主

4、要是上游動葉的速度虧損與下游靜葉間的相互干涉產(chǎn)生靜葉表面的非定常壓力波動。采用高頻動態(tài)壓力傳感器測量不同周向彎曲角度的動、靜葉組合時，靜葉表面的非定常壓力波動。通過信號處理方法，研究歸納葉片周向彎曲角度變化后的壓力波動的幅值及相位沿葉展方向與弦向的分布變化規(guī)律。
　　基于動靜干涉流場的非定常數(shù)值計算結(jié)果，并結(jié)合傅里葉頻域變換，采用Ffowes Williams-Hawkings頻域方程對動靜干涉偶極子噪聲源進(jìn)行理論分析。以葉片表面

5、噪聲源強(qiáng)度入手，從壓力波動的幅值和相位兩方面探討葉片在不同周向彎曲角度時對干涉噪聲所產(chǎn)生的影響，并初步建立點(diǎn)源陣列模型分析相位對聲源強(qiáng)度的影響。
　　在干涉噪聲的傳播過程中，當(dāng)存在機(jī)匣等固壁時，會對聲場分布產(chǎn)生明顯影響。本文結(jié)合基于自由場假設(shè)的Ffowes Williams-Hawkings頻域方程，建立了存在固壁邊界的FW-H/BEM聲學(xué)混合計算方法，并預(yù)測噪聲在管道內(nèi)外的傳播特性，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比以驗(yàn)證模型的正確性。通過聲類比