非緊湊彈性葉片噪聲的機理及控制研究

《非緊湊彈性葉片噪聲的機理及控制研究》是依託西安交通大學，由毛義軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非緊湊彈性葉片噪聲的機理及控制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：毛義軍
• 依託單位：西安交通大學

項目摘要

流體與非緊湊彈性葉片耦合作用誘發的噪聲現象廣泛存在於各類流體機械及飛行器當中。彈性邊界的振動和非緊湊邊界的散射、衍射使得輻射噪聲的聲功率和指向性特徵與剛性緊湊邊界存在極大的不同。本項目從噪聲的產生和傳播機理、聲源識別、先進預測和控制方法四個方面開展研究：基於兩種比擬聲源方法探討葉片振動速度、Helmholtz數以及邊緣幾何特徵等邊界條件下湍動能轉化為聲能的機理、效率以及傳播特性；借鑑雙耳效應定位聲源的原理提出一種基於測量聲壓逆向推算彈性邊界脈動壓力和振動速度並識別聲源的方法；採用基於頻率的收縮變換級數展開方法、基於觀察點的多極展開方法及並行計算的集成創新算法提升噪聲預測和聲源識別的運行效率；突破減振降噪和減壓降噪的分界，提出一種匹配邊界壓力和振動速度的流固耦合噪聲控制理論及方法。項目研究成果揭示非緊湊彈性葉片流固耦合噪聲的產生和傳播機理並建立一種新型的噪聲控制方法。

結題摘要

本項目針對工程套用領域葉片的聲學非緊湊、彈性和旋轉特徵，開展葉片噪聲的產生和傳播機理、聲源識別方法、噪聲控制技術以及相關加速算法四個方面的研究。研究成果主要包括以下幾個方面。一、非緊湊葉片(邊界)噪聲的機理和控制研究。開展了邊界元和等效源方法預測非緊湊邊界散射聲，建立矢量聲學方法直接顯示非緊湊邊界散射對聲能量傳播的影響。特別的，當葉片(邊界)為阻抗邊界時，可以直觀觀察出主要的吸聲部位和直接計算吸聲聲功率，為進一步降噪控制提供指導。針對旋轉葉片和邊界散射組合的情形，拓展上述方法提出了一種全頻域的聲輻射和散射計算方法。二、彈性葉片(邊界)噪聲的機理和控制研究。研究證實對於薄殼體彈性葉片輻射噪聲，葉片振動速度對噪聲的貢獻幾乎可以忽略，而作用在葉片表面作用力(壓力差)則是噪聲的主要貢獻來源。提出了一種基於聲學信號非接觸測量邊界振動的方法，授權國家發明專利1項。三、旋轉葉片(聲源)噪聲的機理和控制研究。提出了頻域數值方法和球諧級數展開方法兩類預測旋轉葉片輻射噪聲的方法，並將其均拓展到考慮均勻來流對噪聲傳播的影響。四、葉片聲源識別方法的研究。提出了從聲能量角度直接、快速識別葉片聲源在空間和頻域上分布特徵的方法。五、噪聲預測的加速算法研究。分別提出了靜止葉片(邊界)輻射寬(多)頻噪聲的快速預測方法和旋轉非緊湊葉片(邊界)向周圍多觀察點輻射噪聲的快速預測方法。六、葉片式流體機械噪聲控制的技術套用研究。基礎研究成果套用於離心和軸流風機的噪聲控制，通過實驗驗證了其良好的降噪效果。該技術目前已套用於我國某大型寬工況風洞用多級軸流壓縮機的降噪設計。項目負責人作為第二完成人，榮獲2015年度中國產學研合作創新成果獎一等獎。 基於本項目的資助，在本領域國際知名期刊上錄用/發表SCI論文16篇，在國內期刊發表論文3篇、國際學術會議論文2篇，授權發明專利1項。開發完成了多套與葉片噪聲相關的計算程式；培養6名博士生其中1名已答辯，3名即將進行博士學位論文答辯。