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轴流风机仿生耦合叶片降噪机理研究 被引量：20
1
作者 王雷 刘小民 +1 位作者 刘刚 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期81-90,共10页
为降低传统叶型轴流风机的气动噪声,受鸮类翅膀翼型和非光滑边缘结构的启发,以原型轴流风机的中弧线分布为基准,提取具有静音飞行特性的长耳鸮40%翼展截面处的厚度分布,结合长耳鸮翅膀边缘的非光滑结构特征,在仿鸮翼叶片尾缘耦合了正弦... 为降低传统叶型轴流风机的气动噪声,受鸮类翅膀翼型和非光滑边缘结构的启发,以原型轴流风机的中弧线分布为基准,提取具有静音飞行特性的长耳鸮40%翼展截面处的厚度分布,结合长耳鸮翅膀边缘的非光滑结构特征,在仿鸮翼叶片尾缘耦合了正弦型锯齿结构对轴流风机叶片进行仿生重构,并将其应用于降低轴流风机噪声叶片改型设计中。基于轴流风机内部流场的数值计算结果,采用大涡模拟(LES)结合Ffowcs Williams和Hawkings发展的FW-H声类比方法对轴流风机的声场特性进行了数值模拟。研究结果表明:与原型风机相比,仿生耦合叶片风机的整体降噪幅度为2dB,风量提升4.69%。风机内部流场及声场显示:仿生耦合叶片使气流从吸力面向压力面的过渡更为平缓,不仅改善了气流对叶片前缘局部的冲击性,且能减弱叶顶间隙处的泄漏涡强度。此外,仿生耦合叶片产生的紊流边界层及尾迹涡脱落引起的气流脉动和气流不均匀性程度减弱,宽频噪声和离散噪声在中低频范围内均有所降低,因此仿生耦合叶片不仅改善了叶片前缘的局部压力脉动,且能够减小尾缘锯齿处的声源强度,改善叶片尾缘的尾迹涡分布。 展开更多
关键词 长耳鸮翅膀 非光滑结构 气动噪声 轴流风机 数值模拟
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仿鸮翼叶片对轴流风机气动噪声特性的影响研究 被引量：16
2
作者 王雷 李金波 +2 位作者 黄榆太 马列 刘小民 《风机技术》 2020年第2期19-26,共8页
基于逆向工程技术提取长耳鸮翅膀沿展向40%位置处的截面型线进行仿生翼型叶片重构,按照型线厚度分布规则应用于轴流风机叶片的改型设计中。由于轴流风机叶片的弯掠变化对风机气动性能有较大的影响,本文以原型风机的中弧线分布为依据,采... 基于逆向工程技术提取长耳鸮翅膀沿展向40%位置处的截面型线进行仿生翼型叶片重构,按照型线厚度分布规则应用于轴流风机叶片的改型设计中。由于轴流风机叶片的弯掠变化对风机气动性能有较大的影响,本文以原型风机的中弧线分布为依据,采用鸮翼的厚度分布进行轴流风机叶片的仿生设计。采用大涡模拟方法结合声类比FW-H方程的求解,对轴流风机的气动性能和噪声进行了数值模拟计算,并与原型风机性能进行比较,揭示了仿生叶片对轴流风机气动性能和噪声的影响。研究结果表明:仿生翼型既能保证轴流风机的气动性能,又能在一定程度上降低轴流风机的气动噪声。仿鸮翼叶片特殊的厚度分布有效降低了叶片表面的非定常压力作用和叶片表面的声压脉动强度。从获得的轴流风机的气动噪声频谱图可以看出:采用仿鸮翼叶片能够降低轴流风机中低频区域的宽频段噪声和离散噪声。 展开更多
关键词 长耳鸮翅膀 仿生叶片 轴流风机 气动噪声 数值模拟
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仿鸮翼的三维仿生翼型叶片气动特性研究 被引量：13
3
作者 李典 刘小民 杨罗娜 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期111-118,共8页
基于仿生逆向重构方法对具有静音飞行特性的长耳鸮翅膀进行拟合,得到仿长耳鸮翅膀的三维叶片模型。采用大涡模拟方法对仿鸮翼型叶片流动进行数值模拟,研究了2种雷诺数(Re=16 000,70 000)下不同攻角时的鸮翼仿生叶片的流场结构,揭示了仿... 基于仿生逆向重构方法对具有静音飞行特性的长耳鸮翅膀进行拟合,得到仿长耳鸮翅膀的三维叶片模型。采用大涡模拟方法对仿鸮翼型叶片流动进行数值模拟,研究了2种雷诺数(Re=16 000,70 000)下不同攻角时的鸮翼仿生叶片的流场结构,揭示了仿鸮翼型叶片的流动控制机理。研究结果表明:基于长耳鸮翅膀的仿生翼型叶片在2种雷诺数下均具有优异的升力特性,其中Re=70 000时的升力系数相对较大,最大升力系数为1.26,但流动失速攻角也相对较大;靠近叶根处叶片前缘部分的上弯结构是仿生叶片具有较高升力系数的重要因素;随着攻角的增大,受沿叶片流动方向逆压梯度的影响,叶片表面气流无法保持附面流动状态,边界层逐渐发生分离,在叶片下游处产生了明显的不规则涡结构,从而导致流动恶化,这也是仿生叶片产生涡流噪声的原因。 展开更多
关键词 仿生翼型 长耳鸮翅膀 气动性能 旋涡结构 数值模拟
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长耳鸮翅膀的三维建模 被引量：8
4
作者 廖庚华 杨莹 +3 位作者 胡钦超 韩志武 任露泉 刘庆平 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期423-427,共5页
通过对扫描获取的长耳鸮翅膀三维点云进行展向等距切片,依据翼型理论提取每个截面翼型的中弧线和厚度分布,采用最小二乘法拟合得到各公式系数,取平均系数以减小各翼型差异。对展向最大弧度、最大厚度、弦长和前缘线进行拟合修正,最终建... 通过对扫描获取的长耳鸮翅膀三维点云进行展向等距切片,依据翼型理论提取每个截面翼型的中弧线和厚度分布,采用最小二乘法拟合得到各公式系数,取平均系数以减小各翼型差异。对展向最大弧度、最大厚度、弦长和前缘线进行拟合修正,最终建立了翅膀的三维模型。翅膀模型的建立为数值分析探究长耳鸮翅膀良好气动和声学性能机理提供了前期基础,可将其应用于仿生扑翼飞行器上。 展开更多
关键词 工程仿生学 长耳鸮翅膀 三维建模 最小二乘法
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轴流风机仿生耦合叶片降噪机理研究 被引量：1
5
作者 司大滨 《设备管理与维修》 2022年第6期46-47,共2页
按照鸮类翅膀翼型对轴流风机叶片进行仿生鸮翼和仿生耦合设计,将叶片边缘修改为锯齿形结构,仿生耦合风机在额定功耗下性能有所提升,各频率的噪声幅值都得到了一定程度的降低,气流经过叶片表面时更加稳定,对叶片的冲击减小,气流涡旋强度... 按照鸮类翅膀翼型对轴流风机叶片进行仿生鸮翼和仿生耦合设计,将叶片边缘修改为锯齿形结构,仿生耦合风机在额定功耗下性能有所提升,各频率的噪声幅值都得到了一定程度的降低,气流经过叶片表面时更加稳定,对叶片的冲击减小,气流涡旋强度下降,叶尾处的噪声得到进一步控制。尾缘锯齿状设计也有效改善了气流与叶片分离时的状态,最终使风机的整体噪声水平得到了进一步控制。 展开更多
关键词 长耳鸮翅膀 非光滑结构 气动噪声 轴流风机 数值模拟
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