Research on Noise Reduction of Air-conditioner based on the Acoustic Analysis using Large Eddy Simulation

基于大涡模拟声学分析的空调降噪研究

基本信息

  • 批准号:
    09555065
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1997 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In order to simulate the complicated turbulence flow field concerning to the air-conditioner equipment, we developed a high-order finite difference scheme using the generalized coordinate system. By applying it to a direct simulation of turbulent flow in a wavy channel, we confirmed our scheme showed enough accuracy for our purpose. Furthermore using this DNS databases, a generalized normal stress model (GNS model) was found to be able to predict the flow separation on the wavy wall.To investigate the mechanism of generation of aerodynamic noise and to find an algorithm to reduce the broad band noise emitted from turbulent eddies ; we formulated suitable indices of sound source. In this study, acoustic fields from 2D Cavity flow and rotating vortex pair are reproduced with the direct method proposed by Hardin and Pope. As a result, the sources of propagated sound to the far field is identified by the second time derivative of pressure fluctuation. Based on this index, we examined the acoustic field emitted from wall turbulence. We revealed that the coherent structure of streamwise vortices and hair-pin-like vortices are responsible for turbulent noise. Also some coherent bubble-like structures of acoustic pressure were observed further away from the wall, while the frequency spectra of acoustic field is characterized to be broadband and disorder. Moreover, a numerical experiment to reduce the intensity and source of noise was examined by the control of the vortex structures in near-wall region. As a result, the attenuation of near-wall structure caused the reduction of sound pressure level in far field. Thus we confirmed that the turbulence control technique was also effective for noise reduction.
为了模拟空调设备所涉及的复杂湍流流场,我们开发了一种基于广义坐标系的高阶有限差分格式。通过将其应用于波状通道中湍流的直接模拟,我们确认我们的方案对于我们的目的显示出足够的准确性。此外,利用该DNS数据库,发现广义法向应力模型(GNS模型)能够预测波状壁上的流动分离。研究气动噪声的产生机制并找到一种降低宽带噪声的算法从湍流漩涡中发射出来;我们制定了合适的声源指标。在这项研究中,利用 Hardin 和 Pope 提出的直接方法再现了二维空腔流和旋转涡对的声场。结果,传播到远场的声源可以通过压力波动的二阶时间导数来识别。根据这个指标,我们检查了壁湍流发出的声场。我们揭示了流向涡流和发夹状涡流的相干结构是造成湍流噪声的原因。在远离壁面的地方还观察到了一些相干的气泡状声压结构,而声场频谱呈现宽带且无序的特征。此外,还进行了通过控制近壁区域涡流结构来降低噪声强度和噪声源的数值实验。结果,近壁结构的衰减导致远场声压级降低。因此,我们证实湍流控制技术对于降噪也是有效的。

项目成果

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专利数量(0)
U.Bueckle: "Towards the Prediction of Aerodynamic Noise Radiated from Unsteady Turbulent Wakes(Part I.Large Eddy Simulation of Low Mach Number Flow Around Conventional Airfoils)" 第11回計算力学講演会講演論文集. 249-250 (1998)
U. Bueckle:“对不稳定湍流尾流辐射的气动噪声的预测(第一部分:常规翼型周围低马赫数流动的大涡模拟)”第 11 届计算力学会议论文集 249-250 (1998)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.MIYAKE: "Numerical simulation of acoustic field radiated from wall turbulence" Proc.Third Asian Computational Fluid Dynamics Conf.166-175 (1998)
Y.MIYAKE:“壁面湍流辐射声场的数值模拟”Proc.Third Asian Computational Fluid Dynamics Conf.166-175 (1998)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
太田 貴士: "DNS of Turbulent Flow in a Wavy Channel" JSME Int.J.,Ser.B. Vol.41,No.2. 447-453 (1998)
Takashi Ota:“波浪通道中湍流的 DNS” JSME Int.J.,Ser.B.Vol.41,No.2(1998)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
三宅 裕: "先端すきまのある静止直線翼列の流れの三次元数値シミュレーション" 日本機械学会論文集 B編. 63巻616号. 3928-3935 (1997)
Yutaka Miyake:“具有尖端间隙的固定直叶栅中的流动的三维数值模拟”日本机械工程师学会会刊,第 B 卷,第 63 卷,第 616 期。3928-3935 (1997)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
梶島 岳夫: "High-Order Finite-Difference Method for Incompressible Flows using Collocated Grid System" JSME Int.J.,Ser.B. Vol.41,No.4. 830-839 (1998)
Takeo Kajishima:“使用并置网格系统的不可压缩流的高阶有限差分法”JSME Int.J.,Ser.B.Vol.41,No.4(1998)。
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  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
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