具有锯齿型尾缘翼型的湍流结构演化、时空关联与声源特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91952103
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    95.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0901.湍流与流动稳定性
  • 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

The problem of airfoil noise is widely existed in aircraft of military and commercial planes, which is the one of the important noise sources. The design of sawtooth serrated trailing edges can reduce the airfoil noise to some extent. To investigate noise reduction mechanism of sawtooth serrated trailing edges is of scientific significance, which can also provide theoretical guidance for engineering applications. Previous works have confirmed that the application of specific sawtooth serrated trailing edges can reduce noise emission. Parametric studies were performed for the design of the geometry of sawtooth, however, no consistent standard is achieved for the design of the sawtooth geometry and some controversy about the mechanism of noise reduction also exists. This project is dedicated to perform large eddy simulation of flow past an airfoil with the sawtooth serrated trailing edge using high-resolution numerical schemes, and to study the generation and evolution of the turbulent structures near the trailing edge, besides its characteristics of noise radiation. Special attention will be paid on the space-time correlations of turbulence structures, and we will assess the existed space-time correlation models and attempt to develop a more applicable model. We will study mechanism of noise sources in such a flow, and then to reveal the underlying mechanisms of noise reduction with the application of sawtooth serrated trailing edges, based on the relationship between the turbulent flow structures and noise source structures.
翼型噪声广泛存在于军用和民用航空飞行器中,是重要的气动噪声源之一。锯齿形尾缘设计能够一定程度上降低翼型噪声,研究其降噪机理具有重要的科学意义,并可为工程应用提供理论指导。前人的工作已表明特定的锯齿形尾缘构型能够降低噪声辐射,并对锯齿的构型进行了参数研究,但尚未形成统一的构型设计标准,关于降噪机理也仍存在一定争议。本项目首先采用高精度数值方法对具有锯齿形尾缘的翼型的绕流进行大涡模拟,研究尾缘附近湍流结构的生成和演化及其噪声辐射特性。重点关注湍流结构的时空关联特性,考核现有时空关联模型并发展适用更广的模型。研究流动的声源特性,根据湍流结构和声源结构间的关系,揭示锯齿形后缘的降噪机理。

结项摘要

翼型尾缘噪声控制是大飞机、风力发电机等工业领域降噪设计的关键问题之一。本项目基于隐式大涡模拟开展了锯齿尾缘翼型绕流流动的高精度模拟,系统分析了锯齿结构对翼面压力脉动相干性的影响,并基于多过程声学理论给出了近场流动声源的分布特性,系统揭示了锯齿降噪的内在机制;在机理认识基础上,设计了多种曲边尾缘锯齿,并分析了曲边尾缘锯齿对噪声和湍流结构演化的影响规律,阐释了曲边锯齿的主导降噪机理,并找出了降噪最优的曲边齿形;结合多孔介质和尾缘锯齿开展了复合降噪控制,发现其降噪潜力更大,但同时会损失一定的气动性能;研究了高阶有限差分算法求解器在现代GPU异构平台上的加速策略,取得了超过500倍的加速比。此外,进一步开展了射流噪声控制、方腔噪声控制、可压缩边界层压力脉动生成演化机制等研究,并分析了其中的物理机制。通过本项目的研究可以为潜在的工程应用提供可靠的理论指导。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The influence of nonlinearities on jet noise modeling based on parabolized stability equation
基于抛物化稳定方程的非线性对喷气噪声建模的影响
  • DOI:
    10.1063/5.0060206
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Physics of Fluids
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang Peng-Jun-Yi;Wan Zhen-Hua;Sun De-Jun
  • 通讯作者:
    Sun De-Jun
Noise reduction mechanisms for insert-type serrations of the NACA-0012 airfoil
NACA-0012 翼型插入式锯齿的降噪机制
  • DOI:
    10.1017/jfm.2022.337
  • 发表时间:
    2022-05
  • 期刊:
    Journal of Fluid Mechanics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Hu Ya-Sen;Wan Zhen-Hua;Ye Chuang-Chao;Sun De-jun;Lu Xi-Yun
  • 通讯作者:
    Lu Xi-Yun
Numerical investigation of the bevelled effects on shock structure and screech noise in planar supersonic jets
平面超音速喷气机激波结构和刺耳噪声的斜角效应的数值研究
  • DOI:
    10.1063/5.0013263
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Physics of Fluids
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Ye Chuang-Chao;Zhang Peng-Jun-Yi;Wan Zhen-Hua;Sun De-Jun;Lu Xi-Yun
  • 通讯作者:
    Lu Xi-Yun
Radius ratio dependency of the instability of fully compressible convection in rapidly rotating spherical shells
快速旋转球壳中完全可压缩对流不稳定性的半径比依赖性
  • DOI:
    10.1017/jfm.2021.701
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Journal of Fluid Mechanics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Wang Ben;Liu Shuang;Wan Zhen-Hua;Sun De-Jun
  • 通讯作者:
    Sun De-Jun
Accelerating CFD simulation with high order finite difference method on curvilinear coordinates for modern GPU clusters
利用现代 GPU 集群曲线坐标上的高阶有限差分法加速 CFD 模拟
  • DOI:
    10.1186/s42774-021-00098-3
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Advances in Aerodynamics
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Ye Chuang-Chao;Zhang Peng-Jun-Yi;Wan Zhen-Hua;Yan Rui;Sun De-Jun
  • 通讯作者:
    Sun De-Jun

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微管道气体流动
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  • 作者:
    马东军;孙德军;柳阳
  • 通讯作者:
    柳阳

其他文献

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孙德军的其他基金

湍流结构与复杂边界相互作用的致声机理和噪声控制
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    92252202
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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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