航空发动机气动噪声控制中的声衬模拟稳定性分析课件.ppt

1、航空发动机气动噪声控制中的声衬模拟稳定性分析 背景2适航噪声：FAA FAR 36； ICAO Annex 16规定了一系列繁琐但清晰的声学测试流程；不是单独针对发动机噪声的适航标准。发动机噪声源部件分解3风扇压气机燃烧涡轮射流Nacelle and bifurcation1 Wikipedia. 必要性41Eugene Kors, “Significantly lower community exposure to aircraft noise”, 2004. 此处只是适航角度结果。压气机、涡轮、燃烧噪声会影响研发成败！xun风扇噪声进一步分解51 JASA, 2013c风扇噪声进一步分解6

2、1 JASA, 2013cPKUDuct71 Xun Huang, et al., AIAA J., 2008.数值模拟的模型？PKUDuct验证8近场预测结果（LEE）和Wiener-Hopf理论解对比1 Munt, JFM, 1977.和我们的LEE数值解算器结果对比半无限长圆管声传播Wiener-Hopf理论解结论1：我们的LEE解算器准确，但是还需要时域声衬条件；结论2：WH解算器更快，但是也需要扩展到声衬情况。声衬问题9声衬是最有效的噪声控制手段。声衬问题仍然是研究热点（20/260篇文章，20th AIAA/CEAS Aeroacoustic Conference 2014）。声衬

3、类型安装位置噪声指标测试问题加工问题水槽问题阻力影响宽频性能叶尖气动数值模拟测试系统边界条件优化方法如何验证目标：常规声衬的优化设计方法（和工具）声衬设计实现10表面材料？表面材料厚度？开孔率？孔直径？空腔深度？马赫数影响？温度影响？怎么得到上述预测模型？声衬阻抗优化设计路线图11声衬模型预测模型拟合模型计算模型预测模型SDOFMDOF新型声衬计算模型频域模型时域模型TamLongFungHuang优化方法暴力算法人工智能时域数值计算中声衬阻抗边界条件12)()()()( )(iXRvpZnvn()V()np()Z()V0p()iZ()-n(nV0)p()iZ()1 Myers, M.K.,

4、JSV, 71(3), 1980.)( )()( )( )( )(00pVnnpVpivZin-kkkti)(dvtZvZitnn-0)(21)( )(andpVnnpVtpdvtZtn)()(21000-如何避开卷积？时域数值计算中声衬阻抗边界条件131 Tam and Auriault, AIAA J. 34(5), 1996. ),/()(110-XXiRZnnvXiXiRvZipi )()(1210-nnnvXtvXtvRtp12210-是否数值稳定？时域数值计算中声衬阻抗边界条件142.5D LEE只能算单频，因此只需要单频时域liner条件时域数值计算中声衬阻抗边界条件151 Ta

5、m and Auriault, AIAA J. 34(5), 1996.怎么设计个计算稳定的时域阻抗边界条件？为什么数值不稳定？假设 背景知识1 1( ) (1)1caTsG saaTs161 任何控制教科书那么当可能不稳定，所以根据Bode图可以判断。例如时域数值阻抗边界稳定性分析17传递函数是什么？时域数值阻抗边界稳定性分析181 X. Huang, et al. JASA 2013.即则传递函数P(s)为时域数值阻抗边界稳定性分析191 X. Huang, et al. IJA 2006.边界条件怎么表达？时域数值阻抗边界稳定性分析20时域数值阻抗边界稳定性设计211 任何控制教科书。时域数值阻抗边界稳定性设计22如果无流动如果有流动校验231Rienstra, JEM, 2007.校验241Rienstra, JEM, 2007.应用：PKUDuct25集成到整体软件中的solver界面应用结果26应用结果27应用结果28实际算例29实际算例30实际算例31总结321. 简要介绍了发动机风扇噪声传播和控制的计算模拟；2. 从控制角度的新的分析和设计阻抗边界条件的方法；3. 从数值角度提供了新方法、新视角。33谢谢！