检索结果-内蒙古大学图书馆

应用声学 2020年第2期39卷 189-198页

作者：孙宗翰田杰张效溥欧阳华上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 燃气轮机与民用航空发动机教育部工程研究中心上海200240

该文针对电子器件散热用的一款变速轴流风扇的气动噪声及其降噪方法进行实验研究。首先利用风扇旋转轴等高平面内圆周分布的传感器阵列测量风扇不同转速下远场噪声分布,总声压级与转速的对数关系验证散热风扇主要气动噪声属于偶极源噪声... 详细信息

该文针对电子器件散热用的一款变速轴流风扇的气动噪声及其降噪方法进行实验研究。首先利用风扇旋转轴等高平面内圆周分布的传感器阵列测量风扇不同转速下远场噪声分布,总声压级与转速的对数关系验证散热风扇主要气动噪声属于偶极源噪声,频谱分析显示离散单音噪声为主要噪声影响因素。基于管道声学理论的管道模态截止方法,研究进出风口安装圆形短管对风扇气动噪声的影响,实验结果显示不同位置、不同长度的短管对风扇远场噪声影响不同。额定转速下,在进风口安装2 cm管道可以使远场1 m处平均总声压级下降4.1 dB(A),降噪效果显著。模态测量结果显示,此种情况下对应离散单音处的风扇主要模态幅值大大降低,风扇离散单音噪声降低从而噪声总声压级大幅减小。该方法为散热风扇降噪提供了一种新的途径。

关键词：散热风扇降噪管道模态截止频谱分析

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动叶与周向倾斜静叶的级间非定常流动及气动声学研究

动叶与周向倾斜静叶的级间非定常流动及气动声学研究

引用

作者：刘海建上海交通大学

学位级别：博士

随着商用航空发动机推力的不断增加，大涵道比涡扇发动机的风扇噪声在飞机起飞/降落过程中也越来越大，如何降低风扇噪声是商用客机取得适航认证必须考虑的问题。动静干涉噪声是风扇噪声的主要组成部分，降低风扇噪声通常采用技术手段... 详细信息

随着商用航空发动机推力的不断增加，大涵道比涡扇发动机的风扇噪声在飞机起飞/降落过程中也越来越大，如何降低风扇噪声是商用客机取得适航认证必须考虑的问题。动静干涉噪声是风扇噪声的主要组成部分，降低风扇噪声通常采用技术手段有匹配动静叶片数、铺设管道声衬、采用弯掠动叶和增加动静间隙等。在满足前两种方法的基础上，改变动静叶片的几何结构和相对位置成为当前主要的降噪方法。增加动静叶片排间隙能够有效的降低动静干涉噪声，但会导致发动机短舱尺寸的增加进而降低发动机的推重比。本文在不增加动静间隙的基础上，通过后置静叶的周向倾斜，调节动静级间非定常脉动力的径向相位适配来降低动静干涉噪声。本文以1.5级轴流压气机为对象，针对后置静叶周向倾斜对动静叶片干涉引起的非定常流动和气动噪声进行了系统地研究。通过实验测量、数值模拟以及噪声预测等手段，获得了静叶倾角对压气机内部流场特性以及气动声学特性的影响，讨论了静叶倾斜的降噪机理，重点关注了静叶倾角对动叶尾迹的调相作用，发展了基于管道声学模态的动静干涉噪声预测方法。本文主要内容包括： 1.设计搭建了1.5级轴流压气机气动-声学性能试验台，测量了-25°、0°、25°静叶周向倾角对压气机气动性能的影响，获得了压气机装置在这三种代表性静叶倾角时的空气动力学特性曲线。采用动态压力传感器以及旋转机匣的方式，对管道声学模态进行了测量，捕获了一阶谐波下静动干涉的模态。 2.针对1.5级和单级压气机模型，采用数值计算的方法对具有不同静叶倾角的压气机内部流动开展了非定常研究，并通过性能曲线和动态压力传感器的测量结果验证了数值计算的准确性。通过对非定常数值计算结果分析，揭示了动叶尾迹在静叶通道内的发展过程以及对静叶表面附面层流动的影响，深入分析了静叶倾角对动静级间动叶尾迹径向相位分布的影响，同时对静叶表面的扰动系数以及静叶受到的非定常力及其相位进行了深入探讨，认识了静叶倾角对压气机动静干涉表面声源的影响。研究发现：正倾斜静叶能够有效的拉长动静级间动叶尾迹的径向分布，增加了动叶尾迹扫过静叶前缘的时间，从而降低静叶表面的非定常力。 3.测量了压气机动静交界面以及进口位置的噪声分布，具体分析了静叶倾角对于进口位置噪声分布指向性的影响，讨论了静叶倾角对动静叶片干涉离散单音噪声、宽频噪声以及单音噪声占比的影响。研究发现：通过倾斜静叶能够有效的控制动静干涉单音噪声，正倾斜静叶的降噪效果要优于反倾，且倾斜角度应大于10°以获取较好的降噪效果。 4.结合波动方程、管道格林函数和环形管道的Helmholtz方程等，推导了适用于动静干涉的管道声模态预测计算公式，同时对叶片的三维造型进行了简化，建立了基于数值计算后续噪声预测的理论模型。通过计算模型对试验台的管道声学模态截止状态进行了详细的研究，具体分析了静动叶片干涉和动静叶片干涉模态的截止情况，并且根据非定常数值计算得到了静叶表面的非定常力分布，对试验台的前传和后传噪声进行了预测。根据预测的模态声功率结果得到结论：正倾斜静叶可以有效的降低动静干涉声功率，正倾斜的降噪效果要优于反倾。

关键词：非定常流动动静干涉流场测量气动噪声管道模态截止

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电子器件散热风扇气动噪声特性及噪声控制研究

电子器件散热风扇气动噪声特性及噪声控制研究

引用

作者：孙宗翰上海交通大学

学位级别：硕士

计算机服务器和通讯路由器机柜中由于电子器件排列紧密导致热流密度大,大量采用多个变速轴流散热风扇串联或并联组成散热单元强制对流换热保证设备的正常运行,但多个风扇同时高速运转带来了严重的噪声问题,如何在有限的空间内降低风扇... 详细信息

计算机服务器和通讯路由器机柜中由于电子器件排列紧密导致热流密度大,大量采用多个变速轴流散热风扇串联或并联组成散热单元强制对流换热保证设备的正常运行,但多个风扇同时高速运转带来了严重的噪声问题,如何在有限的空间内降低风扇气动噪声成为一个重要的研究方向。本文以电子器件散热用变速轴流风扇为研究对象,结合声学实验和数值模拟方法,详细分析了散热风扇的气动噪声特性,提出并验证了基于管道模态截止的降噪方法。主要研究工作如下:(1)利用远场传声器阵列对风扇的远场噪声进行测量,分析了风扇远场噪声指向性和频谱特征。总声压级与转速的对数关系验证散热风扇主要气动噪声属于偶极源噪声,频谱分析显示离散单音噪声能量占比高,是主要的气动噪声影响因素。(2)采用基于双均布测点的模态校正技术准确识别了散热风扇的进出口周向声模态,根据散热风扇结构特点,加入进口不均匀性效应,对传统的Tyler-Sofrin动静干涉模态公式进行修正。修正后的公式合理解释了风扇进出口的模态分布特点,并在不同动静叶数搭配的散热风扇上验证了修正公式的合理性。(3)针对散热风扇进口不规则结构的影响开展CFD数值研究。不均匀进口流动显著影响动叶上非定常脉动力,随动叶旋转呈现周期性变化。流场POD分解观察到动叶与进口不均匀流动的干涉效应。(4)提出基于管道模态截止的散热风扇降噪方法。实验发现进出口安装不同长度管道对远场噪声影响不同。风扇进口安装短管降噪效果显著,离散单音和总声压级大幅下降。不同动静叶风扇和并联风扇的降噪效果验证了该方法。(5)以管道长度L和直径D的比值L/D定义了包含进口不规则散热风扇管道降噪的归一化参数及其适用范围,通过在不同直径的风扇上加装管道验证了归一化参数的普遍适用性。

关键词：散热风扇气动噪声模态校正降噪管道模态截止

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