高性能风洞压缩机低噪声设计的流动和声学机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51936010
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    300.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0602.内流流体力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

As the main noise source of wind tunnel, the low-noise design of large axial-flow compressor is the key to effectively control the noise level of wind tunnel test section to meet the demand of the fine aerodynamic test in large transonic wind tunnel. The target of this project is to study the innovative theory and method of wind tunnel compressor noise control based on the principle of bionic flow noise control. This study focuses on fundamental investigation of innovative noise control strategies and mechanisms and, ultimately, to provide industries with applicable methodologies and technologies with a potential of achieving next step reductions in wind tunnel compressor noise generation and emission.. This project will study the flow and acoustic physical mechanism of the noise reduction of the tone generated by rotor-stator interaction and the broadband noise generated by the turbulence-blade interaction in axial flow compressor using experimentally measurement and numerically simulation. A series tests, include an open jet wind tunnel test on isolated blade, a compressor planar cascade test, and a single-stage axial-flow compressor test, will be comparatively investigated. The hybrid flow/acoustics simulation theory will be used to numerically simulate the flow field and acoustic in this study. A rod will be placed in front of the isolated blade and compressor planar cascade, and the interaction between the periodic shedding vortex in the rod wake and the blade is used to simulate the tone noise source on compressor blade, while the interaction between the rod wake turbulence and the blade is used to simulate the turbulent broadband noise source on compressor. The leading of the compressor blade will be remodeled with wave configurations to imitate the leading edge tubercles of pectoral flippers of humpback whales. The noise source identification method based on the “inverse method (Clean-SC)” of microphone array and the new hybrid URANS/FW-H and LES/FW-H aerodynamic noise simulation method which have been developed and validated in our group will be used in this study. With the hybrid URANS/FW-H aerodynamic noise simulation method, the tone of compressor with bionics configuration blade will be predicted and be compared with the experimental results. With the hybrid LES/FW-H aerodynamic noise simulation method, the turbulence broadband noise of the blade with bionics configuration will be predicted and be compared with the experimental results. The effects of various leading-edge configurations as well as the geometric parameter of the bionic configuration on the tone and broadband noise radiation noise reduction will be revealed and quantified in the study. The effects of the flow parameter such as Mach number, Reynoldes number, the ingested turbulence on the noise reduction in axial-flow compressor will also be experimentally and numerically investigated.. The goal of the current research is to understand the fundamental flow and acoustic mechanisms of tone reduction and broadband noise reduction for axial-flow compressor with bionic leading-edge configuration. From this research, it is hoped to find the key parameter to affect the noise reduction for axial-flow compressor with bionic leading- edge configurations. The experimental technology for the identification of flow-generated noise sources and the numerical modelling methodologies for robust analysis turbomachinery tone and broadband noise with a potential entering into the industrial routine in design and problem diagnosis, will also be improved and developed in this study. The development of innovative noise-reduction technologies and further improvement of up-to-date experimental and numerical methodologies will be useful for the breakthrough innovation of future low-noise fluid machinery.
大型跨声速风洞精细化试验的需求,对风洞试验段噪声控制提出了新需求和新挑战,大型轴流压缩机作为风洞主要噪声源,能否有效控制其噪声辐射直接关系着高性能风洞设计指标的实现。该项目正是以此重大需求为背景,将分别从轴流压缩机转静干涉单音噪声控制的流动和声学物理机制、轴流压缩机湍流-叶片干涉宽频噪声控制的流动和声学物理机制、以及高性能风洞轴流压缩机低噪声叶片设计原理和方法等几个方面,基于仿生学流动噪声控制原理,开展风洞压缩机噪声控制创新理论和方法研究。通过研究仿生学构型叶片设计对大型压缩机超长弦长叶片表面单音偶极子声源、对湍流-叶片干涉湍流宽频噪声源的影响,建立低噪声压缩机设计参数与压缩机降噪量的关联关系,发展大型压缩机低噪声仿生学叶片构型设计的声学模型等,掌握高性能风洞压缩机低噪声叶片气动声学设计理论和设计方法,为我国新一代高性能大型跨声速风洞建设奠定理论基础。

结项摘要

大型风洞实验是飞行器研制工作中的一项重要内容,随着飞行器设计水平的不断提升,对风洞实验段的流场品质提出了更高的要求。由于高强噪声会对非定常流试验、边界层转捩试验、激波-边界层干涉试验、湍流控制试验等产生显著影响,因此,风洞噪声已经成为影响风洞精细化流场试验成败的关键。轴流压缩机则是风洞主要噪声源,能否有效控制压缩机噪声已成为大型风洞设计建设中关键科学问题,直接关系着高性能风洞设计指标的实现。本项目正是以此重大需求为背景,开展大型风洞压缩机噪声控制创新理论和方法研究。. 解决目前对大型压缩机气动噪声特征和机理认识不清、低噪声设计方法匮乏等问题是本项目的研究重点,本项目以“师法自然”为灵感的仿生学流动控制为主要手段,分别从轴流压缩机转静干涉单音噪声控制的流动和声学机理、轴流压缩机转静干涉宽频噪声控制的流动和声学机理、高性能风洞轴流压缩机低噪声叶片设计原理和方法等方面,通过系统的数值仿真研究和实验分析研究,探索了低噪声构型压缩机叶片的设计原理及方法,深刻揭示了低噪声构型压缩机降噪的流动和声学物理机制。. 本项目首先发展了压缩机高保真流场/声场混合预测模型和方法,实现了压缩机精细化几何构型和精细化流场设计参数与与压缩机气动噪声的关联,显著提高了压缩机低噪声设计能力。本项目研究结果,弄清了大型风洞压缩机气动噪声的基本特点和随工作状况的变化规律,解决了目前对大型跨声速连续式风洞轴流压缩机声学特性认识匮乏、气动噪声预测能力不足等问题;深刻认识了压缩机叶片构型参数对压缩机转静干涉单音和宽频噪声影响的基本规律,揭示了压缩机叶片构型设计降低压缩机噪声的流动和声学物理机制。本项目将前沿的仿生学流动噪声控制理论应用于大型压缩机降噪设计,提出的“J型转子+C型静子+波浪型前缘静子”综合构型设计方法,实现了对压缩机单音和宽频噪声有效控制,突破大型压缩机低噪声设计的瓶颈。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(8)
专利数量(9)
波浪形前缘降低后掠叶片宽频噪声实验研究
  • DOI:
    10.13675/j.cnki.tjjs.190757
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    推进技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卯鲁秦;郭鑫;黎霖;乔渭阳;仝帆
  • 通讯作者:
    仝帆
连续式跨声速风洞轴流压缩机气动设计与低噪声设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    实验流体力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龙炳祥;刘宗政;陈振华;陈吉明;雷鹏飞
  • 通讯作者:
    雷鹏飞
Aerodynamic performance and wake development of airfoils with wavy leading edges
波浪前缘翼型的气动性能和尾流发展
  • DOI:
    10.1016/j.ast.2020.106216
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Aerospace Science and Technology
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Weijie Chen;Weiyang Qiao;Zuojun Wei
  • 通讯作者:
    Zuojun Wei
波浪前缘静子叶片对高速轴流风扇单音噪声的影响
  • DOI:
    10.7527/s1000-6893.2019.23565
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    航空学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    同航;黎霖;卯鲁秦;向康深;乔渭阳
  • 通讯作者:
    乔渭阳
连续式跨声速风洞轴流压缩机噪声特性研究
  • DOI:
    10.1051/jnwpu/20224040829
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    西北工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龙炳祥;陈吉明;陈振华;刘宗政;廖达雄
  • 通讯作者:
    廖达雄

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其他文献

基于仿生学结构的翼型降噪实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程颢颐;乔渭阳;陈伟杰;王良峰;王勋年
  • 通讯作者:
    王勋年
波浪形前缘降低后掠叶片宽频噪声实验研究
  • DOI:
    10.13675/j.cnki.tjjs.190757
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    推进技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卯鲁秦;郭鑫;黎霖;乔渭阳;仝帆
  • 通讯作者:
    仝帆
风扇湍流宽频噪声特性的数值计算分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    航空动力学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    仝帆;乔渭阳;王良锋;纪良;王勋年
  • 通讯作者:
    王勋年
基于组合传声器阵列方法的风扇宽频噪声研究
  • DOI:
    doi:10.7527/s1000-6893.2017.121324
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    航空学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐坤波;乔渭阳;常心悦;银涛;霍施宇
  • 通讯作者:
    霍施宇
考虑冷气掺混的涡轮气动性能数值
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    航空学报, 27(6),998-1004,2006年11月(EI收录)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张漫*;乔渭阳;曾军;黄康才
  • 通讯作者:
    黄康才

其他文献

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乔渭阳的其他基金

基于“模态调控”降低涵道风扇宽频噪声的流声机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
叶轮机仿生学降噪的流动和声学机理研究
  • 批准号:
    51776174
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
叶轮机湍流噪声的管道模态相干原理及物理机制研究
  • 批准号:
    51476134
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    75.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
航空叶轮机湍流宽频噪声仿生学降噪原理研究
  • 批准号:
    51276149
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
航空燃气涡轮流动分离主动控制技术研究
  • 批准号:
    10377011
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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相似海外基金

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  • 财政年份:
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  • 项目类别:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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