螺旋槳噪聲特性風洞實驗和數(shù)值模擬技術(shù)研究.pdf

1、本文從理論和實驗兩方面入手，針對航空螺旋槳的氣動噪聲問題，特別是螺旋槳氣動聲學風洞實驗的理論、實驗應(yīng)遵守的相似準則、如何建立螺旋槳風洞聲學實驗設(shè)備、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理方法以及如何用升力面方法計算槳葉表面壓力分布從而快速模擬螺旋槳聲學特性做了較為深入的研究。本文的工作將為進一步研究螺旋槳氣動聲學實驗技術(shù)和螺旋槳氣動噪聲的降低提供基本的理論依據(jù)和技術(shù)準備。 本文研究工作所取得的進展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一、推導出能夠?qū)嶋H應(yīng)用

2、的螺旋槳氣動聲學相似準則螺旋槳模型的風洞聲學實驗在研究螺旋槳氣動噪聲方面占有重要地位。以往的研究成果對于風洞聲學實驗來講過于籠統(tǒng)，不便于指導風洞實驗方案的確定和實驗結(jié)果的應(yīng)用。本文從氣動方程和聲學方程兩方面入手，推導出具體指導實驗的相似準則和應(yīng)用測量結(jié)果的簡便公式。經(jīng)實驗驗證，在研究范圍內(nèi)該公式可靠有效。 二、建立國內(nèi)第一個螺旋槳聲學實驗段本文作者在國家重點實驗室基金的支持下，基于聲學風洞理論，參考國內(nèi)外資料，結(jié)合NF-3風洞

3、特點，建立了國內(nèi)第一個可以進行螺旋槳聲學實驗的風洞實驗段。經(jīng)檢測該實驗段滿足自由聲場要求，可以進行螺旋槳聲學實驗。該工作填補了國內(nèi)螺旋槳風洞聲學實驗設(shè)備的空白。 三、確定了螺旋槳風洞聲學實驗的實驗步驟和數(shù)據(jù)處理方法在風洞中進行螺旋槳聲學實驗時，需要事先考慮測點位置的確定，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的基礎(chǔ)上，根據(jù)NF-3風洞的實際情況，對上述基本問題，提出了合理的實驗步驟和數(shù)據(jù)處理方案。經(jīng)實驗驗證，該

4、方案合理可行。本文的貢獻在于將聲學實驗基本原理引入螺旋槳風洞實驗。 四、發(fā)展了一種快速模擬螺旋槳氣動聲學特性的一體化數(shù)值模擬方法在低速螺旋槳性能計算方面，渦格法是快速有效的方法。但是在計算表面壓力分布時，傳統(tǒng)的渦格法遇到了無法克服的困難。本文推導出在葉片表面布置分布渦強的方法，在保持了渦格法計算快的優(yōu)點條件下，較好地計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域解法，使用與氣動計算相同的表面網(wǎng)格，快速