倾斜/后掠叶片对风扇单音噪声的控制研究

作     者：程颢颐 乔渭阳 王良锋 仝帆 王勋年 CHENG Hao-yi;QIAO Wei-yang;WANG Liang-feng;TONG Fan;WANG Xun-nian

作者机构：西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129 中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室四川绵阳621000 

基　　金：国家自然科学基金(51276149 51776174 51476134) 空气动力学国家重点实验室研究基金(SKLA20160201) 气动噪声控制重点实验室研究基金(ANCL20170201) 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2019年第40卷第2期

页      码：295-306页

摘      要：为探索倾斜/后掠静子叶片对风扇单音噪声的降噪机理并指导低噪声风扇的设计,采用基于三维黏性非定常雷诺平均数值模拟(URANS)和管道声类比理论(Ducted Acoustic Analogy,DAA)的流场/声场混合计算模型(CFD/AA)研究了不同转子叶尖间隙、倾斜静子、后掠静子等对NPU-Fan单音噪声的影响。计算结果表明:随着叶尖间隙增加,在1BPF (Blade Passing Frequency)和2BPF处,风扇前传、后传气动噪声均会增加,且1BPF处单音噪声增量大于其它谐频。在研究倾斜及后掠叶片的降噪机制时,须将管道特征函数与声源的耦合过程包含在内,并且要考虑真实风扇的尾迹特性及其向下游的输运过程。风扇静子负倾斜可以提升风扇的气动效率,但会增加噪声的声功率级;正倾斜叶片能够降低噪声声功率级,但风扇气动性能会有所降低。随着倾斜角的增加,降噪量增大,当倾斜角为+30°时,各谐波阶次的降噪量均超过2.3dB。后掠静子叶片相较于倾斜设计具有更好的气动性能和降噪效果。30°后掠角对于各谐波阶次的前传噪声降噪量均大于6.3dB,降低后传噪声超过10dB。正倾斜及后掠静子的降噪效果与噪声谐波阶次、传播方向紧密相关,谐波阶次越高,降噪效果越明显。倾斜-后掠综合设计方案对于前传噪声拥有最好的降噪效果,其综合了倾斜和后掠两者的优点。

主 题 词：混合模型 声类比 单音噪声 叶尖间隙 倾斜/后掠静子叶片 

学科分类：082502[082502] 08[工学] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.13675/j.cnki.tjjs.180011

馆 藏 号：203459722...