聲襯與發(fā)動(dòng)機(jī)管道外形的綜合優(yōu)化.pdf

1、隨著全球范圍內(nèi)民用航空業(yè)的快速發(fā)展，噪聲問題受到越來(lái)越多的重視，民用飛機(jī)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)也日趨嚴(yán)格。對(duì)民機(jī)制造商來(lái)說(shuō)，需要發(fā)展準(zhǔn)確有效的飛機(jī)噪聲數(shù)值預(yù)測(cè)方法，滿足低噪聲設(shè)計(jì)的需求。飛機(jī)噪聲包括機(jī)體噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，盡管大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)使得發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲在飛機(jī)噪聲中的比重有所降低，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲仍然是重要的噪聲源，其中之一是風(fēng)扇噪聲。本文研究風(fēng)扇噪聲傳播的數(shù)值預(yù)測(cè)及低噪聲優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。風(fēng)扇噪聲問題可以采用混合方法，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子/定子區(qū)域產(chǎn)生的噪聲在管

2、道內(nèi)部的傳播可以通過(guò)求解線化歐拉方程（LEE）來(lái)預(yù)測(cè)，遠(yuǎn)場(chǎng)的輻射可以通過(guò)求解FW-H積分來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文使用基于復(fù)數(shù)形式的2.5D時(shí)域LEE方程和Fung提出的時(shí)域阻抗邊界條件（TDIBC）模型的計(jì)算氣動(dòng)聲學(xué)（CAA）方法模擬了亞音速進(jìn)氣道的風(fēng)扇噪聲的管道內(nèi)傳播及遠(yuǎn)場(chǎng)聲輻射過(guò)程，并對(duì)進(jìn)氣道幾何外形及聲襯參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化以降低遠(yuǎn)場(chǎng)聲壓級(jí)。聲傳播計(jì)算采用復(fù)數(shù)形式的時(shí)域線化歐拉方程，進(jìn)氣道的非均勻背景流場(chǎng)通過(guò)雷諾時(shí)均方法（RANS）求解，基于該背景

3、流添加了TDIBC邊界條件；程序的正確性通過(guò)無(wú)凸緣半無(wú)限管道的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲數(shù)值預(yù)測(cè)結(jié)果與解析解的比較得到驗(yàn)證，TDIBC的程序?qū)崿F(xiàn)通過(guò)NASA的GIT切向入射管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證；基于Kriging-RSM優(yōu)化方法，采用總壓恢復(fù)系數(shù)（TPR）和遠(yuǎn)場(chǎng)聲壓級(jí)（SPL）衰減幅值作為兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)，提出考慮進(jìn)氣道幾何外形及聲襯參數(shù)的綜合優(yōu)化策略，優(yōu)化結(jié)果表明該優(yōu)化策略能夠用于進(jìn)氣道風(fēng)扇噪聲傳播的優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到氣動(dòng)特性和噪聲特性綜合最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。本課題