[發明專利]一種渦槳飛機氣動噪聲計算方法

有效

• 申請號: 202011196916.0
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112270045B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 肖乾;顧金桃;高飛;王美燕;胡陳映;楊衛平
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/10
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉傳準

1.一種渦槳飛機氣動噪聲計算方法，其特征在于，包括：

步驟S1、以螺旋槳及飛機機身作為噪聲聲源，構建氣動聲源數學模型；

步驟S2、構建整機有限元模型，包括定義有限元計算域并進行網格劃分，其中，所述有限元計算域為以機身中點為原點，半徑為10倍機身長度的球形，所述有限元計算域由旋轉域及靜止域構成，所述旋轉域為螺旋槳槳葉所在部位，所述靜止域包括螺旋槳槳盤及其它計算域；

步驟S3、構建全機氣動模型，并基于飛機整機模型及參數，以及所述整機有限元模型進行巡航狀態下流場穩態計算，依據流場穩態計算結果計算瞬態結果，得到飛機巡航狀態下螺旋槳和飛機機體表面壓力和速度隨時間分布的氣動數據；

步驟S4、將螺旋槳氣動聲源等效為扇聲源建立一個螺旋槳旋轉條件下的螺旋槳聲學模型，并將所述氣動數據作為輸入，獲取飛機巡航狀態下螺旋槳輻射氣動噪聲分布；

步驟S5、建立全機聲學模型，并將所述氣動數據作為輸入，獲取飛機巡航狀態下全機散射氣動噪聲分布；

步驟S6、將所述螺旋槳輻射氣動噪聲分布與所述全機散射氣動噪聲分布的計算結果進行疊加，獲得單槳條件下的全機氣動噪聲；

步驟S7、對渦槳飛機兩側的單槳條件下的全機氣動噪聲進行無相關疊加，獲得雙槳條件下的全機氣動噪聲。

2.如權利要求1所述的渦槳飛機氣動噪聲計算方法，其特征在于，步驟S1中，在構建所述氣動聲源數學模型時，將所述螺旋槳及飛機機身表面的每個面積元素作為單級子聲源、偶極子聲源和/或四級子聲源。

3.如權利要求1所述的渦槳飛機氣動噪聲計算方法，其特征在于，步驟S2中，進行有限元計算域的網格劃分時，網格尺寸a被設定為：

λ_min＝c₀/fmax，

其中，fmax是進行波長λ解析時的最大頻率，c₀是聲速。

4.如權利要求1所述的渦槳飛機氣動噪聲計算方法，其特征在于，步驟S3中，計算瞬態結果包括，

步驟S31、當全機的升力及阻力的殘差小于10^-3時，認為計算結果收斂，給出穩態計算結果；

步驟S32、將穩態計算結果作為初始解計算所述瞬態結果。

5.如權利要求1所述的渦槳飛機氣動噪聲計算方法，其特征在于，步驟S4中，將螺旋槳氣動聲源等效為扇聲源建立所述螺旋槳聲學模型。

6.如權利要求1所述的渦槳飛機氣動噪聲計算方法，其特征在于，步驟S4中，獲取飛機巡航狀態下全機散射氣動噪聲分布包括：基于邊界元方法進行螺旋槳輻射噪聲計算。

7.如權利要求1所述的渦槳飛機氣動噪聲計算方法，其特征在于，步驟S5中，獲取飛機巡航狀態下螺旋槳輻射氣動噪聲分布包括：基于薄壁邊界元方法進行渦槳飛機散射氣動噪聲計算。

8.如權利要求1所述的渦槳飛機氣動噪聲計算方法，其特征在于，步驟S6中，單槳條件下的全機氣動噪聲聲壓級p3計算公式為：

其中，p1為螺旋槳輻射氣動噪聲聲壓級，p2為全機散射氣動噪聲聲壓級。

9.如權利要求1所述的渦槳飛機氣動噪聲計算方法，其特征在于，步驟S7中，雙槳條件下的全機氣動噪聲P_總計算公式為：

其中，p3為單槳條件下的全機氣動噪聲聲壓級，p4為在步驟S4中，將螺旋槳氣動聲源等效為扇聲源建立另一個螺旋槳旋轉條件下的螺旋槳聲學模型，并重復步驟S4-S6獲得針對該另一個 螺旋槳的單槳條件下的全機氣動噪聲聲壓級。

10.如權利要求1所述的渦槳飛機氣動噪聲計算方法，其特征在于，步驟S1之前進一步包括：

構建全機坐標系，并獲取巡航狀態下的用于全機氣動模型解算的參數。