周向彎曲葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)靜干涉級(jí)間非定常流動(dòng)及氣動(dòng)噪聲的影響研究.pdf

1、在葉輪機(jī)械中，當(dāng)多級(jí)動(dòng)靜葉排存在時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量靜動(dòng)/動(dòng)靜間的相互干涉流動(dòng)現(xiàn)象。這種干涉流動(dòng)對(duì)氣動(dòng)-聲學(xué)性能會(huì)有著明顯影響，受到越來(lái)越多的科研人員的關(guān)注。葉排間的干涉噪聲作為多級(jí)葉輪機(jī)械中主要?dú)鈩?dòng)噪聲源之一，其噪聲的強(qiáng)弱對(duì)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(dòng)聲學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　通過(guò)葉片彎掠技術(shù)來(lái)控制葉輪機(jī)械的內(nèi)部流動(dòng)，提高氣動(dòng)-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(dòng)損失，提高氣動(dòng)效率并降低氣動(dòng)噪聲。
　　本課題開展了彎掠動(dòng)、靜葉片干涉流動(dòng)的非定常流動(dòng)及氣動(dòng)噪聲的系統(tǒng)性研究，采用不同周向彎曲的動(dòng)、靜葉葉輪所組成的單級(jí)軸流風(fēng)扇系統(tǒng)作為研究對(duì)象，搭建氣動(dòng)-聲學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)不同周向彎曲動(dòng)、靜葉組合時(shí)的風(fēng)扇系統(tǒng)的氣動(dòng)-聲學(xué)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，并重點(diǎn)分析當(dāng)改變?nèi)~片周向彎曲角度時(shí)，風(fēng)扇氣動(dòng)性能及干涉噪聲的變化特點(diǎn)，并結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬，從理論上分析氣動(dòng)性能變化的原因。
　　

3、對(duì)重點(diǎn)研究的動(dòng)靜干涉非定常流動(dòng)現(xiàn)象，采用流場(chǎng)測(cè)量與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段。利用粒子圖像測(cè)速儀（PIV）系統(tǒng)對(duì)動(dòng)靜干涉的流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行速度場(chǎng)測(cè)量，通過(guò)鎖相技術(shù)分析動(dòng)葉在不同相位時(shí)，干涉流動(dòng)區(qū)域的速度場(chǎng)變化。采用經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的數(shù)值模擬對(duì)動(dòng)靜干涉流動(dòng)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(dòng)葉的尾跡及葉頂泄漏流的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及傳播規(guī)律，及動(dòng)、靜葉片進(jìn)行周向彎曲設(shè)計(jì)后，干涉流場(chǎng)的非定常流動(dòng)變化。
　　動(dòng)靜干涉氣動(dòng)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理主

4、要是上游動(dòng)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(dòng)。采用高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器測(cè)量不同周向彎曲角度的動(dòng)、靜葉組合時(shí)，靜葉表面的非定常壓力波動(dòng)。通過(guò)信號(hào)處理方法，研究歸納葉片周向彎曲角度變化后的壓力波動(dòng)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(dòng)靜干涉流場(chǎng)的非定常數(shù)值計(jì)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(duì)動(dòng)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(dòng)的幅值和相位兩方面探討葉片在不同周向彎曲角度時(shí)對(duì)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(duì)聲源強(qiáng)度的影響。
　　在干涉噪聲的傳播過(guò)程中，當(dāng)存在機(jī)匣等固壁時(shí)，會(huì)對(duì)聲場(chǎng)分布產(chǎn)生明顯影響。本文結(jié)合基于自由場(chǎng)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(jì)算方法，并預(yù)測(cè)噪聲在管道內(nèi)外的傳播特性，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比以驗(yàn)證模型的正確性。通過(guò)聲類比