[發明專利]一種降噪紋波圓柱的設計方法及降噪紋波圓柱

有效

• 申請號: 202210015108.2
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114357908B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 肖春華;仝帆
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心低速空氣動力研究所
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F119/10
• 代理公司: 北京勁創知識產權代理事務所(普通合伙) 11589
• 代理人: 張鐵蘭

本發明適用于氣動噪聲控制技術領域，提供了一種降噪紋波圓柱的設計方法及降噪紋波圓柱，首先設定紋波圓柱試驗模型前方來流速度，根據前方來流速度計算遠場總聲壓級，計算遠場噪聲總聲壓級增量，并帶入以下公式計算紋波圓柱的縱橫比r：；其中，擬合參數Asubgt;0/subgt;、Bsubgt;0/subgt;通過實驗建立數據庫，計算時，采用插值計算獲得。采用本發明的設計方法，能夠快速有效地獲得既能滿足強度要求，又能夠達到實驗模型在最大來流速度情況下將噪音降低到要求范圍內的降噪紋波圓柱。

技術領域

本發明涉及氣動噪聲控制技術領域，尤其是涉及一種降噪紋波圓柱的設計方法及降噪紋波圓柱。

背景技術

空氣中的氣流繞過任何形狀的物體都會產生氣動噪聲，特別是高速運動的飛機、高鐵、風力機葉片與氣流的相互作用，其產生的氣動噪聲是最主要的噪聲源。因此，如何降低氣動噪聲，使環境變得更安靜，對人類的健康生活具有十分重要的意義。為了降低氣動噪聲，最為直接的方法就是降低速度。但是，運行速度是高速運動物體的主要設計指標，通常不會輕易改變。相比之下，運動物體的外部形狀卻更容易調整或改變。因此，研究人員主要采用直接改變物體外形的方法或者局部改變物體表面流動的控制方法，來達到降低氣動噪聲的目的。前者是被動的降噪方法，比如，將運動物體的外形改為鋸齒外形、波浪外形、仿生外形。后者是主動的降噪方法，比如，在物體表面采用吹氣、吸氣、氣幕、等離子體激勵和多孔結構以控制物體表面邊界層的流動形態。這兩種方法本質上都是改變了物體的外形，只不過一種是實際外形，而另一種是虛擬外形。相對而言，改變實際外形的被動降噪方法更為簡單、直接、效果明顯，目前正成為一種非常重要的降噪方法。

最早，研究人員將周期性的波紋形狀用于增加升力、減少阻力的研究，其中包括了大量的數值模擬研究工作、實驗研究工作、數值模擬和實驗驗證相互結合的研究工作，揭示了很多周期性波紋物面的流動機理。后來，研究人員又發現，這種周期性變化的波紋形狀不僅可以減小阻力，還可以降低氣動噪聲。

目前，雖然有很多研究紋波管外形對降低氣動噪聲的影響，但是如何快速有效地設計降噪紋波圓柱的外形卻鮮有報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種降噪紋波圓柱的設計方法，能夠快速地獲得滿足降噪要求的降噪紋波圓柱。

一種降噪紋波圓柱的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10.?設定紋波圓柱試驗模型前方來流速度U₀；

S20.?獲得紋波圓柱試驗模型的遠場噪聲總聲壓級 OASPL₁；

S30.?確定目標遠場噪聲總聲壓級 OASPL₂；

S40.?計算遠場噪聲總聲壓級增量 DOASPL=OASPL₁?- OASPL₂；

S50.?將遠場噪聲總聲壓級增量代入以下公式，計算紋波圓柱的縱橫比 r：

；

其中，A₀、B₀為前方來流速度U₀對應的擬合參數。