螺旋槳噪聲特性風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬技術(shù)研究.pdf

1、本文從理論和實(shí)驗(yàn)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?dú)鈩勇晫W(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的理論、實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵守的相似準(zhǔn)則、如何建立螺旋槳風(fēng)洞聲學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)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(xué)特性做了較為深入的研究。本文的工作將為進(jìn)一步研究螺旋槳?dú)鈩勇晫W(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和螺旋槳?dú)鈩釉肼暤慕档吞峁┗镜睦碚撘罁?jù)和技術(shù)準(zhǔn)備。 本文研究工作所取得的進(jìn)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一、推導(dǎo)出能夠?qū)嶋H應(yīng)用

2、的螺旋槳?dú)鈩勇晫W(xué)相似準(zhǔn)則螺旋槳模型的風(fēng)洞聲學(xué)實(shí)驗(yàn)在研究螺旋槳?dú)鈩釉肼暦矫嬲加兄匾匚?。以往的研究成果對于風(fēng)洞聲學(xué)實(shí)驗(yàn)來講過于籠統(tǒng)，不便于指導(dǎo)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)方案的確定和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用。本文從氣動方程和聲學(xué)方程兩方面入手，推導(dǎo)出具體指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的相似準(zhǔn)則和應(yīng)用測量結(jié)果的簡便公式。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(xué)實(shí)驗(yàn)段本文作者在國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金的支持下，基于聲學(xué)風(fēng)洞理論，參考國內(nèi)外資料，結(jié)合NF-3風(fēng)洞

3、特點(diǎn)，建立了國內(nèi)第一個可以進(jìn)行螺旋槳聲學(xué)實(shí)驗(yàn)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段。經(jīng)檢測該實(shí)驗(yàn)段滿足自由聲場要求，可以進(jìn)行螺旋槳聲學(xué)實(shí)驗(yàn)。該工作填補(bǔ)了國內(nèi)螺旋槳風(fēng)洞聲學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的空白。 三、確定了螺旋槳風(fēng)洞聲學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理方法在風(fēng)洞中進(jìn)行螺旋槳聲學(xué)實(shí)驗(yàn)時，需要事先考慮測點(diǎn)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(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)NF-3風(fēng)洞的實(shí)際情況，對上述基本問題，提出了合理的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理方案。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該

4、方案合理可行。本文的貢獻(xiàn)在于將聲學(xué)實(shí)驗(yàn)基本原理引入螺旋槳風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。 四、發(fā)展了一種快速模擬螺旋槳?dú)鈩勇晫W(xué)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(dǎo)出在葉片表面布置分布渦強(qiáng)的方法，在保持了渦格法計算快的優(yōu)點(diǎn)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