基于LBM-LES方法多孔翼型气动噪声数值分析及降噪机理研究

摘要

随着人们对于噪声污染的关注越来越多，对于旋转机械、航空器的气动噪声降噪也越来越引起关注。近年来使用多孔介质对翼型进行降噪的研究越来越多，实验也表明多孔介质对降噪有较好的效果，但是其降噪机理还需要进一步研究。翼型气动噪声直接数值计算方法对理解并降低中等雷诺数航空飞行器机体气动噪声非常关键，然而通过求解可压缩Navier-Stokes（N-S）方程同时获得流场和气动噪声的直接计算方法在低马赫数条件下存在一定的限制。Lattice Boltzmann Method(LBM)与Large Eddy Simulation(LES)结合的LBM-LES方法能以较高并行效率模拟高雷诺数的流动和气动噪声。 通过使用LBM-LES方法对SD-7003翼型在雷诺数8.0e5和马赫数0.147条件下气动噪声进行了数值计算，LBM方法采用多松弛时间近似，格子离散速度模型为D2Q9模型；LES方法则采用动态Smagorinsky亚格子模型。计算得到的实体翼型和全多孔翼型的气动噪声及流场的数值结果和实验吻合较好。说明LBM-LES方法用于气动噪声的直接数值计算有较好的数值准确性。 通过在翼型后缘使用4种不同流阻的多孔介质材料，根据多孔介质材料对噪声及流场的影响，探究多孔翼型降噪原理，并分析不同多孔介质材料对气动噪声及其不同频段的降噪的效果，以降低中低雷诺数下翼型或机翼的气动噪声。结果表明多孔介质材料的使用，使得气流可以从压力面及吸力面流入流出，减少了翼型表面的压力脉动、减少了声源个数，翼型整体声压级（OverAll SPL，OSPL）因而有所下降，同时也得到了高流阻多孔介质对中频降噪效果较好而低流阻多孔介质对高频噪声降噪效果较好的结论。

目录

第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3主要工作内容

1.4本章小结

第2章 数值计算方法

2.1 LBM方法的发展

2.2 LBM方法

2.3 LBM-LES

2.4 多孔介质

2.5本章小结

第3章 气动噪声计算验证

3.1实体翼型气动噪声验证

3.2全多孔介质翼型气动噪声计算

3.3结论

3.4本章小结

第4章 部分多孔介质翼型气动噪声计算

4.1 研究对象及数值方法

4.2 计算结果及分析

5.3本章小结

第5章 结论与展望

5.1 本文研究结论

5.2 未来研究展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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