计算气动声学

摘要： 为了降低发动机冷却风扇的气动噪声值,并保证气动性能不被减弱,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)与计算气动声学(CAA)理论对冷却风扇的气动噪声进行求解,并将气动噪声试验的结果与其对比,验证了该气动噪声计算方法具有可靠性。借助该噪声预测方法,通过正交试验研究各平面叶型参数对风扇噪声性能与气动性能的影响程度及影响趋势。综合分析正交试验分析结果,经Box-Behnken试验拟合出噪声代理模型,求解得到最低噪声参数组合。CFD/CAA联合仿真结果显示,优化后的风扇模型的气动噪声性能和气动性能都有改善,为车辆冷却风扇的参数设计和降噪研究提供了新的思路。

摘要： 采用基于低色散、低耗散计算气动声学方法的LES技术计算分析了Mach 1.4和Mach 0.6三维开式方腔可压缩振荡流动及其诱导的强噪声环境。通过与已有实验和数值结果对比,证实了本文开发的LES计算程序的可靠性。深入分析LES空腔流计算结果,表明超声速来流条件下剪切层大尺度涡结构与空腔后缘撞击形成了声-流耦合自持振荡的声反馈环现象。同时,复杂非线性涡系运动导致超声速空腔流呈现出多个特征频率主导的压力脉动特性。当压缩效应减弱时,亚声速空腔流动的剪切层涡团与空腔后缘撞击形成与超声速情形基本一致的声-流共振现象,但压力脉动幅值显著减弱,且脉动频率减小。

摘要： 随着高速列车运行速度的不断提高,隧道出口的微气压波噪声污染问题愈发严重。高速列车穿越隧道速度增大到350 km·h^(-1)时近隧道区域形成较强的非线性声源区,其非线性随着高速列车穿越隧道的速度增大而增强。传统CFD方法计算效率较低,难以精确模拟此类现象,且用线性微气压波预测模型误差较大。针对该问题,根据现有线性微气压波预测模型,结合高阶谱差分计算气动声学模型与完全匹配层人工边界,构建非线性范畴的隧道微气压波预测模型,并与实验结果进行对比,论证该模型的准确性。结果表明:在200 km·h^(-1)、250 km·h^(-1)、300 km·h^(-1)、350 km·h^(-1)速度级下,微气压波声压峰值分别与隧道轴向距离r^(-0.87)、r^(-0.86)、r^(-0.85)、r^(-0.83)成正比。

摘要： 螺旋桨噪声在航空航天和水中装备等领域广泛存在,是气动声学领域的重要问题和难点问题。螺旋桨噪声问题涉及时间和空间上非均匀各向异性的湍流来流,乃至多尺度的湍流结构与叶片之间的复杂干涉作用,对于螺旋桨噪声问题中的物理机制尚需进一步探索。本文首先针对20世纪70年代提出的螺旋桨吸入湍流噪声的基线问题,详述了50年来螺旋桨噪声研究的发展历史,分析和归纳了螺旋桨噪声在理论、试验和计算等方面的研究成果,并对一些尚未解决的难点进行了阐述。接着介绍了转静干涉、吸入边界层湍流等螺旋桨噪声的若干基本问题。最后,结合实际需求,对下一代飞行器、无人机和水中装备等领域的研究历史和发展现状进行了阐述,并对螺旋桨噪声研究的未来发展方向和潜在应用进行了展望。

摘要： 为降低冷却风扇的气动噪声并保证其气动性能不下降,参照试验,建立冷却风扇流场和声场的计算模型,通过计算流体力学(CFD)/计算气动声学(CAA)联合仿真方法,对风扇的气动性能和气动噪声性能进行仿真预测。将带有不等高、角度倾斜特征的叶片后缘锯齿结构引入冷却风扇结构设计中,进行参数化建模,结合正交试验研究了各参数对风扇风量以及噪声值的影响程度及影响趋势。结合响应曲面法(RSM),得到了叶片后缘锯齿结构优化方案,优化后的风扇模型气动噪声性能和气动性能都有改善,为车辆冷却风扇的参数设计提供了新的思路。

摘要： 为了辨识滚动转子压缩机排气气流噪声的主要成分,对其排气过程建立了计算气动声学分析模型.首先使用基于滑移网格和脱落涡模拟的CFD计算对压缩机排气过程的压力脉动进行直接求解,结合声学有限元计算分析了压力脉动中各成分的贡献;其次使用基于动网格的CFD计算求解压缩泵腔及消声器的流场,计算了泵腔出口流量变化.仿真结果和实验测量的一致结果表明,排气通道内压力脉动中声学响应成分远大于湍流脉动成分,且在噪声集中的频段内声源主要为泵腔出口的单极子噪声,而整体声腔模态对该声源的频率分布有影响.泵腔排气口的单极子噪声源是滚动转子压缩机气动噪声的最主要声源.

摘要： 利用数值方法研究了外涵气流参数对内涵气流噪声的影响。研究表明,外涵气流的存在降低了内涵气流的噪声源强度,增大了内涵气流噪声向外传播的阻尼,从而降低了内涵气流噪声。外涵气流层厚度与内涵气流半径之比为1.0时,噪声接收点0°位置总声压级降低了9.2 dB;外涵气流与内涵气流马赫数之比为0.52时,噪声接收点0°位置总声压级降低了12.4 d B;外涵气流与内涵气流总温之比为0.42时,噪声接收点0°位置总声压级降低了10.1 d B。

摘要： 采用数值计算与试验研究相结合方法,分析某9 mm手枪膛口射流噪声场特性。基于计算流体力学与计算气动声学两步法,结合动网格技术,对含有运动弹头的手枪膛口燃气流场进行数值计算,即先采用大涡模拟方法计算膛口流场,得到声源积分面上的流体信息,再通过求解Ffowcs Williams和Hawkings声波动方程得到声源信息以及各个声监测点的声压信号,最终得到瞬态声场。为验证数值模型的可行性,将手枪试验结果与数值计算结果进行对比分析。结果表明:数值模型考虑弹头运动可以使计算结果更具准确性;数值计算所得各测点值与试验结果之间的误差均小于5%,证明了数值模型的正确性与可用性;研究结果对装有消声器的膛口噪声预测及膛口消声器的设计具有较好的参考价值。

摘要： 为了优化车辆开发过程的有效性,数值气动声学分析法的实施和应用对汽车制造商来说变得越来越重要。提出了一种结合延迟分离涡流模拟和基于Lighthill方程及声学扰动方程的有限元模型混合数值工具,应用OpenFOAM和Actran软件实现了基于声学有限元法的近场声源区提取及声学压力脉动计算,并尝试应用于车顶扰流板及后视镜区域的气动噪声计算及分析。在兰博基尼Urus车型上,研究了不同车顶扰流板设计的气动声学行为,将仿真结果与斯图加特大学气动声学全尺寸风洞的实验结果进行比较,发现了令人信服的相关性。此外,探讨了扰流板上的主要噪声产生机制,研究了汽车表面压力波动水平随几何形状改变的变化情况。

摘要： 优化差分格式一般用于气动声学和湍流等多尺度问题的数值模拟,这类格式为了获得更精确的数值结果通常牺牲了收敛精度阶数.文献[1]中构造了一种七点模板上最高阶精度格式与优化格式的加权组合格式,该格式达到了最优阶收敛精度,并获得了更好的谱分辨率性质.由于该格式比普通优化格式具有更好的谱分辨率性质,这里称其为增强优化格式.本文将讨论基于不同优化格式构造的增强优化格式,通过线性传播方程的数值测试选取表现相对较好的增强优化格式,然后针对声波散射问题进行数值模拟与分析.结果表明,该格式计算结果与六阶中心紧致格式相近,但所需计算时间更短;此外,增强优化格式为显式格式,因此相比紧致格式更容易处理边界条件以及更容易进行并行计算.

摘要： 本文首先介绍了计算气动声学的起源和研究范畴,然后对计算气动声学早期进展及应用情况进行了简要回顾,主要围绕高精度空间时间离散格式和无反射边界条件这两个关键要素;然后重点讨论了近五年来计算气动声学的研究热点,包括非线性无反射边界条件、非均匀时间步长时间推进方法、适用于复杂几何边界的空间离散方法以及宽频时域阻抗边界条件;最后对计算气动声学的未来发展进行了简略的展望。

摘要： 转/静干涉噪声往往覆盖一个较宽的频率范围,采用单频阵风/翼型的干涉噪声模拟方法每次只能针对一个频率.发展一种宽频阵风/翼型干涉噪声数值模方法.采用计算气动声学方法求解二维线化欧拉方程,具体地以两种方法实现数值模拟:以完全耦合层(PML)边界内引入涡波的方法和声散射的方法.为了验证本文提出的宽频方法,文章中给出几个阵风/翼型干涉噪声算例.对比宽频与不同频率下单频计算结果,发现二者很好吻合.这显示所发展的宽频阵风/翼型干涉噪声数值模方法精度高、频率宽、计算量小等优点.

摘要： 在管道后传声的数值模拟中，需考虑平均流剪切层的散射效应，非均匀剪切流动下时域求解线化欧拉方程会面临Kelvin-Helmholtz 不稳定波产生和放大的难题。而已有的抑制技术很难获得较好的结果。本文旨在探讨一种混合方法，引入有限时段的宽频声源波包将声波和不稳定波分离，再采用声源滤波器技术抑制不稳定波。验证算例基于计算气动声学方法，选择圆形和环形管道。无流动算例数值结果与解析解等符合地很好，验证了程序的精度与可靠性。非均匀流动算例则表明采用的混合方法抑制效果明显，充分显示了该方法的可行性。

摘要： 采用混合计算气动声学方法分析了离心风机叶片辐射噪声。首先通过求解风机内部粘性非定常流动获得叶片声源信息，然后采用频域形式的FW-H方程对叶片辐射噪声进行了分析。结果表明：叶片辐射噪声表现出典型的偶极子特性，其声源主要位于叶片尾缘附近区域；叶片声源强度主要受叶片-蜗舌位势干涉影响，当叶片尾缘掠过蜗舌附近区域时，叶片辐射噪声最大。

摘要： 本文基于线性中心紧致差分格式,通过非线性加权插值的办法来求解网格中心处的函数值.这类格式在保持了原有中心紧致差分格式的高阶精度和低耗散特性,同时其分辨率也非常高,由于其非线性插值的机制,使得这类格式能够捕捉强激波,所以这类新的高阶非线性紧致格式是一种较好的模拟湍流和气动声学等多尺度问题的方法.

摘要： 本文基于线性中心紧致差分格式,通过非线性加权插值的办法来求解网格中心处的函数值.这类格式在保持了原有中心紧致差分格式的高阶精度和低耗散特性,同时其分辨率也非常高,由于其非线性插值的机制,使得这类格式能够捕捉强激波,所以这类新的高阶非线性紧致格式是一种较好的模拟湍流和气动声学等多尺度问题的方法.

摘要： 本文基于线性中心紧致差分格式,通过非线性加权插值的办法来求解网格中心处的函数值.这类格式在保持了原有中心紧致差分格式的高阶精度和低耗散特性,同时其分辨率也非常高,由于其非线性插值的机制,使得这类格式能够捕捉强激波,所以这类新的高阶非线性紧致格式是一种较好的模拟湍流和气动声学等多尺度问题的方法.

摘要： 本文基于线性中心紧致差分格式,通过非线性加权插值的办法来求解网格中心处的函数值.这类格式在保持了原有中心紧致差分格式的高阶精度和低耗散特性,同时其分辨率也非常高,由于其非线性插值的机制,使得这类格式能够捕捉强激波,所以这类新的高阶非线性紧致格式是一种较好的模拟湍流和气动声学等多尺度问题的方法.

摘要： 本文基于线性中心紧致差分格式,通过非线性加权插值的办法来求解网格中心处的函数值.这类格式在保持了原有中心紧致差分格式的高阶精度和低耗散特性,同时其分辨率也非常高,由于其非线性插值的机制,使得这类格式能够捕捉强激波,所以这类新的高阶非线性紧致格式是一种较好的模拟湍流和气动声学等多尺度问题的方法.

摘要： 采用线化欧拉方程和声扰动方程,本文数值研究了气动声在剪切流中的传播问题.对于均匀流和剪切流两种情况,采用不同方程进行数值计算比较,研究表明,为更好地理解气动噪声的传播,应该充分考虑声-剪切流的相互作用,并且合理地选取不同的声方程.除此之外,本文研究了声扰动方程预估气动声传播的能力,当研究复杂流动噪声问题时,声扰动方程可较好地代替线化欧拉方程,这样可以节省计算成本.

摘要： 介绍了一种用于以音素级分析语音的声学字形模型(AGM)和声学字形音位模型(AGPM)。AGM是多分布深度神经网络(MD‑DNN)，其输入包括话语的声学特征的表示和文本的对应字形转录。AGPM的输入可以包括声学特征、字形转录和规范音位转变。AGM或AGPM的输出可以包括一组可辨识音素中的每个音素的后验概率。根据后验概率，例如可使用维特比解码算法和状态转变模型确定最可能音素序列，状态转变模型在考虑到特定的在前音素序列的情况下提供特定音素的后验概率。

摘要： 本发明提供了一种计算机声学键盘及输入方法。本发明的硬件装置声学键盘装置包括键盘、核心处理器模块和麦克风阵列条，核心处理模块连接麦克风阵列条，麦克风阵列设置在键盘旁边，麦克风阵列条包括麦克风线阵、放大单元、AD转换单元和控制单元；麦克风线阵连接放大单元，放大单元连接AD转换单元，AD单元连接控制单元，控制单元连接核心处理模块，核心处理器模块上设置有连接计算机的接口。本发明基于麦克风阵列，对敲击印有键盘字符的键盘发出的声音进行精确定位，并对其位置对应的字符进行识别，从而实现传统键盘输入功能，并支持键盘按传统的输入方式工作，与现有计算机键盘接口兼容，具有无绳化、无污染、使用简单等优点。

摘要： 本发明涉及一种用于安装到机翼上的空气动力元件(4)，在所述空气动力元件上布置有至少两个沿空气动力元件的纵向方向并排布置的气流活板(5a、5b)；涉及一种机翼，其具有主机翼(2)和所述至少一个附加空气动力元件；以及涉及一种具有伺服驱动-控制模块的计算机，该伺服驱动-控制模块产生用于伺服驱动的，随时间变化的命令信号，其中该伺服驱动-控制模块具有这样的函数，该函数在起动时在每个伺服驱动器上产生至少两个振荡的命令信号，这两个信号为反相的。本发明还涉及一种在一个具有伺服驱动-控制模块的计算机中被执行的计算机程序，一种影响用于伺服驱动系统的命令信号的方法，以及由具有伺服驱动-控制模块的这种计算机、机翼和至少一个伺服驱动器组成的组合。

摘要： 本发明公开了一种声学风洞内高速列车受电弓模型气动噪声快速预测方法，包括以下步骤：S1、建立单个圆柱杆件在自由来流条件下辐射的远场噪声理论模型，将受电弓当成不同来流角度和观察角度的杠杆组合，得到幅值系数，通过远场噪声理论模型和幅值系数得到整个受电弓的气动噪声预测理论模型；S2、计算受电弓的气动噪声频谱，将受电弓的气动噪声频谱代入受电弓的气动噪声预测理论模型中并配合实验数据库得到气动噪声预测理论模型的各项系数；S3、对受电弓的气动噪声预测理论模型的各项系数进行结果修正，得到最终的受电弓远场噪声预测结果。本发明提出的一系列修正方法能全部或部分应用于受电弓及其部件的风洞试验数据修正。

摘要： 提供一种有效进行利用特定条件的学习数据执行了DNN的声学模型的自适应且可提高精度的统计声学模型的自适应方法。在采用了DNN的声学模型的说话人自适应方法中，包括：第1存储装置分别存储不同的说话人的讲话数据(90～98)的步骤；准备按说话人区分的隐藏层模块(112～120)的步骤；在切换选择讲话数据(90～98)的同时，一面用与选出的讲话数据相对应的隐藏层模块(112～120)动态地置换特定层(110)，一面进行针对DNN(80)的所有层(42、44、110、48、50、52、54)的准备性学习的步骤；用初始隐藏层置换已完成准备性学习的DNN的特定层(110)的步骤；和将初始隐藏层以外的层的参数固定，采用特定说话人的声音数据进行DNN的学习的步骤。

摘要： 介绍了一种用于以音素级分析语音的声学字形模型(AGM)和声学字形音位模型(AGPM)。AGM是多分布深度神经网络(MD‑DNN)，其输入包括话语的声学特征的表示和文本的对应字形转录。AGPM的输入可以包括声学特征、字形转录和规范音位转变。AGM或AGPM的输出可以包括一组可辨识音素中的每个音素的后验概率。根据后验概率，例如可使用维特比解码算法和状态转变模型确定最可能音素序列，状态转变模型在考虑到特定的在前音素序列的情况下提供特定音素的后验概率。

摘要： 本发明提供了一种计算机声学键盘及输入方法。本发明的硬件装置声学键盘装置包括键盘、核心处理器模块和麦克风阵列条，核心处理模块连接麦克风阵列条，麦克风阵列设置在键盘旁边，麦克风阵列条包括麦克风线阵、放大单元、AD转换单元和控制单元；麦克风线阵连接放大单元，放大单元连接AD转换单元，AD单元连接控制单元，控制单元连接核心处理模块，核心处理器模块上设置有连接计算机的接口。本发明基于麦克风阵列，对敲击印有键盘字符的键盘发出的声音进行精确定位，并对其位置对应的字符进行识别，从而实现传统键盘输入功能，并支持键盘按传统的输入方式工作，与现有计算机键盘接口兼容，具有无绳化、无污染、使用简单等优点。

摘要： 本发明涉及一种用于安装到机翼上的空气动力元件(4)，在所述空气动力元件上布置有至少两个沿空气动力元件的纵向方向并排布置的气流活板(5a、5b)；涉及一种机翼，其具有主机翼(2)和所述至少一个附加空气动力元件；以及涉及一种具有伺服驱动－控制模块的计算机，该伺服驱动－控制模块产生用于伺服驱动的，随时间变化的命令信号，其中该伺服驱动－控制模块具有这样的函数，该函数在起动时在每个伺服驱动器上产生至少两个振荡的命令信号，这两个信号为反相的。本发明还涉及一种在一个具有伺服驱动－控制模块的计算机中被执行的计算机程序，一种影响用于伺服驱动系统的命令信号的方法，以及由具有伺服驱动－控制模块的这种计算机、机翼和至少一个伺服驱动器组成的组合。

摘要： 本实用新型公开了一种用于风洞的气动声学试验支架，包括固定框架、支架平台、相互匹配的导轨和滑套、以及升降驱动装置，导轨和滑套分别设于固定框架和支架平台上，升降驱动装置置于固定框架的底部，且与支架平台相连，驱动支架平台上下移动；还包括旋转驱动装置，支架平台包括转盘、中部设有轴孔的下支架、以及穿过轴孔的旋转导管，下支架设于转盘底部并与滑套相连，旋转导管上端固定在转盘下表面的圆心处，下端与旋转驱动装置相连，旋转驱动装置通过驱动旋转导管驱动转盘转动。通过控制电机的转动可以准确提升支架平台的高度，通过角度传感器的读数、齿轮比以及手摇转速器把手的转动角度精准控制转盘的转动角度。

摘要： 本实用新型涉及一种挂耳式气动声学装置。包括挂件；发声组件，包括第一发声器和第二发声器，第一发声器和第二发声器分别连接挂件的两端；第一发声器和第二发声器均包括壳体组件和发声单元，壳体组件设有音腔结构，发声单元设于音腔结构并将音腔结构划分为相互连通的第一音腔和第二音腔，壳体组件设有第一出音孔以及第二出音孔。本实用新型利用发声单元将壳体组件内的音腔结构划分为相互连通的第一音腔和第二音腔，且第一音腔和第二音腔均通过相应的出音孔于对外发声，发声单元后侧的声波可以由后出音孔传送至人耳耳道口对低音进行补偿，从而使得耳机发出的整体声音更加清晰、圆润、饱满、并富有声音浑厚立体感。