航空发动机气动噪声控制中的声衬模拟稳定性分析 刘欣 黄迅 low noise aviation...
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航空发动机气动噪声控制中的声衬模拟稳定性分析 刘欣 黄迅 Low Noise Aviation Lab www.coe.pku.edu.cn/faculty/huangxun 2014.09. 背景. 适航. 噪声: FAA FAR 36 ; ICAO Annex 16. 规定了一系列繁琐但清晰的声学测试流程;. 不是单独针对发动机噪声的适航标准。. 发动机噪声源部件分解. Nacelle and bifurcation. 风扇. 射流. 涡轮. 燃烧. 压气机. [1] Wikipedia. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
航空发动机气动噪声控制中的声衬模拟稳定性分析
刘欣 黄迅Low Noise Aviation Lab
www.coe.pku.edu.cn/faculty/huangxun
2014.09
背景
适航噪声: FAA FAR 36 ; ICAO Annex 16
规定了一系列繁琐但清晰的声学测试流程;不是单独针对发动机噪声的适航标准。
2
发动机噪声源部件分解
风扇
压气机
燃烧 涡轮
射流
Nacelle and bifurcation
[1] Wikipedia. 3
必要性
[1]Eugene Kors, “Significantly lower community exposure to aircraft noise”, 2004.
此处只是适航角度结果。压气机、涡轮、燃烧噪声会影响研发成败!
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4
5
风扇噪声进一步分解
[1] JASA, 2013c
6
风扇噪声进一步分解
[1] JASA, 2013c
PKUDuct
[1] Xun Huang, et al., AIAA J., 2008. 7
数值模拟的模型?
PKUDuct验证
8
近场预测结果( LEE)和Wiener-Hopf理论解对比
[1] Munt, JFM, 1977.
和我们的 LEE数值解算器结果对比
半无限长圆管声传播Wiener-Hopf理论解
结论 1:我们的 LEE解算器准确,但是还需要时域声衬条件;结论 2 : WH解算器更快,但是也需要扩展到声衬情况。
声衬问题•声衬是最有效的噪声控制手段。•声衬问题仍然是研究热点( 20/260篇文章, 20th AIAA/CEAS
Aeroacoustic Conference 2014)。
声衬类型
安装位置
噪声指标
测试问题
加工问题
水槽问题
阻力影响
宽频性能
叶尖气动
数值模拟测试系统
边界条件
优化方法
如何验证
目标:常规声衬的优化设计方法(和工具) 9
声衬设计实现
表面材料?表面材料厚度?开孔率?孔直径?空腔深度?马赫数影响?温度影响?
怎么得到上述预测模型? 10
声衬阻抗优化设计路线图
11
声衬模型
预测模型
拟合模型
计算模型
预测模型
SDOF
MDOF
新型声衬
计算模型
频域模型
时域模型
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Long
Fung
Huang
优化方法
暴力算法 人工智能
时域数值计算中声衬阻抗边界条件
12
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[1] Myers, M.K., JSV, 71(3), 1980.
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如何避开卷积?
时域数值计算中声衬阻抗边界条件
13[1] Tam and Auriault, AIAA J. 34(5), 1996.
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是否数值稳定?
时域数值计算中声衬阻抗边界条件
14
2.5D LEE只能算单频,因此只需要单频时域 liner条件
时域数值计算中声衬阻抗边界条件
15[1] Tam and Auriault, AIAA J. 34(5), 1996.
怎么设计个计算稳定的时域阻抗边界条件?
为什么数值不稳定?
假设
背景知识
16[1] 任何控制教科书
那么当 可能不稳定,所以根据 Bode图可以判断。
例如 1 1( ) ( 1)
1c
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时域数值阻抗边界稳定性分析
17
传递函数是什么?
时域数值阻抗边界稳定性分析
18[1] X. Huang, et al. JASA 2013.
即 则传递函数 P(s)为
时域数值阻抗边界稳定性分析
19[1] X. Huang, et al. IJA 2006.
边界条件怎么表达?
时域数值阻抗边界稳定性分析
20
时域数值阻抗边界稳定性设计
21[1] 任何控制教科书。
时域数值阻抗边界稳定性设计
22
如果无流动
如果有流动
校验
23[1]Rienstra, JEM, 2007.
校验
24[1]Rienstra, JEM, 2007.
25
应用: PKUDuct
集成到整体软件中的 solver界面
26
应用结果
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应用结果
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应用结果
实际算例
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实际算例
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实际算例
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总结1. 简要介绍了发动机风扇噪声传播和控制的计算模拟;2. 从控制角度的新的分析和设计阻抗边界条件的方法;3. 从数值角度提供了新方法、新视角。