余培汛
- 作品数：19 被引量：53H指数：4
- 供职机构：西北工业大学航空学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国航空科学基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术理学兵器科学与技术更多>>
- 基于CFD/CAA耦合边界方法的翼型尾缘噪声预测
- 2023年
- 基于声波边界条件的流致噪声混合预测方法是一种处理复杂构型声学问题的数值手段。该方法可进行声源的精细化模拟,准确获得噪声的传播特性。发展了声扰动方程离散求解中所涉及的时空离散格式及边界条件等数值方法,提出通过添加缓冲层等策略以改善声源区与传播区交界处数值间断引起的发散问题,以建立高精度流致噪声混合预测方法。为了研究混合方法的准确性,以BANC试验中的NACA0012翼型为研究对象,开展了翼型尾缘的声辐射数值模拟研究分析。通过与大涡模拟方法所求解的声场结果进行对比,验证了基于声波边界条件的高精度流致噪声混合预测方法可准确预测空间声场分布,并直观反映声波与声波之间的相互作用现象。与大涡模拟结果相比,CFD/CAA方法总声压级误差不超过2 dB,噪声指向性分布趋势一致。
- 卢蕊丁永乐余培汛谭坤潘光
- 关键词：大涡模拟
- 基于比拟理论计算圆柱/翼型的气动噪声被引量：3
- 2013年
- 采用计算流体力学(CFD)与"声比拟"相结合的方法,通过两个步骤模拟流动的声学远场。第一步,在包含所有声源的近场区域内,通过求解URANS方程获得控制面处的非定常流场参数;第二步,采用基于可穿透数据面的FW-H方法模拟声学远场。该方法与传统的半经验方法相比,计算精确,易于工程实现,并且可以计算非线性噪声。根据气动声学计算积分公式,构造了高阶的时间离散格式,采用高斯积分公式计算圆柱/翼型的气动噪声。在时域和频域上计算了观测点处的声压及声压级随时间步数的变化情况,其结果与国外实验结果对比取得了较好的一致性,此外研究了翼型尾流部分界面对计算精度的影响。
- 余培汛白俊强黄江涛朱军
- 关键词：圆柱翼型气动噪声声压级
- 基于SNGR方法研究增升装置缝翼噪声的抑制效果被引量：2
- 2018年
- 耦合湍流速度生成模型与声传播方程,形成了一套具备模拟声源在非均匀流场中传播的CAA混合预测方法,即SNGR方法。针对SNGR方法的可靠性验证,选用了30P30N标模的缝翼噪声传播算例,对比分析缝翼后缘某监测点的声压频谱曲线及辐射噪声指向性云图,其计算结果与参考文献结果吻合度较好。在此基础上,设计了几种不同几何形状的缝翼构型,研究其对气动噪声的抑制效果。采用SNGR方法对比分析了各构型的声压分布云图、噪声指向性云图,并通过LES/FWH方法对噪声抑制效果进行了验证分析,结果表明:通过延长前缘缝翼长度可有效增强剪切层的稳定性,降低剪切层与缝翼背风区壁面碰撞的强度,从而达到抑制噪声的效果;SNGR方法能有效应用到二维增升装置的噪声预测及抑制问题中。
- 余培汛潘凯白俊强韩啸
- 关键词：气动噪声剪切层
- 高效低噪的二维翼型优化设计被引量：7
- 2017年
- 针对传统的气动优化设计未考虑气动噪声影响的局限性,开展了基于噪声预测模型的气动优化设计方法在二维翼型中的应用研究。建立了由几何外形参数化方法、径向基函数(Radial Basis Function,RBF)动网格技术、改进粒子群优化算法、气动分析方法、气动噪声预测方法等五大模块构成的优化设计系统,且各模块均采用标模算例进行验证。通过对二维SC(2)-0714超临界翼型进行了单点多目标优化设计。通过对比翼型几何形状、压力系数分布以及在不同迎角下的气动力系数曲线与总声压级的关系可得,翼型头部半径、厚度影响其头部压力峰值、压力恢复、逆压梯度等特性,从而影响升阻比和总声压级,逆压梯度越小,翼型的总声压级越小。优化结果表明,在设计状态下显著提高了升阻比、降低气动噪声,考虑气动噪声的二维翼型优化设计系统可在实际的工程设计中进行应用。
- 李鑫屈转利李耿刘雨李国才余培汛
- 关键词：改进粒子群优化算法翼型优化设计
- 考虑声爆特性的超声速客机气动优化设计被引量：1
- 2020年
- 提高巡航气动效率和降低声爆强度是超声速客机设计的关键。首先建立了基于RANS方程的近场CFD预测和基于波形参数法的远场预测相结合的高精度声爆评估方法,然后采用有限差分法求解声爆目标对设计变量的梯度,与由离散伴随方程法求解的气动目标函数的梯度进行组装,作为权重目标值的梯度,并耦合自由型面变形参数化技术、基于逆距离权重插值算法的网格变形技术和序列二次规划算法,搭建了考虑声爆特性的气动优化系统。对超声速公务机翼身组合体构型先后进行了考虑声爆的机头偏转气动优化设计和机翼精细化气动减阻优化设计,优化目标分别为声爆值和阻力系数的权重之和、超声速巡航点阻力系数。结果表明,优化后机头下偏削弱了头部向下传播的激波强度,从而减小了远场声爆最大过压值;机翼精细化设计后阻力减幅达9.5%,载荷内移,外翼段压差阻力减小,同时压力分布形态表现出逆压梯度减弱、压力恢复更加平缓的特征。气动声爆综合特性明显优于初始构型,验证了优化系统的有效性。
- 刘少伟白俊强余培汛陈保周伯霄
- 关键词：气动优化设计
- 快速随机粒子网格法的气动噪声预测方法被引量：2
- 2018年
- 耦合随机湍流速度生成模型与线化欧拉方程技术,形成了一套具备模拟噪声在非均匀流场中传播能力的气动噪声混合预测方法。该混合方法的随机湍流速度生成模型采用了快速随机粒子网格法,为声传播模拟提供了可靠的源项。而噪声的传播计算选用线化欧拉方程,其空间离散采用9点5阶的色散保持关系格式,时间推进选用了高精度大时间步长的6级4阶龙格库塔格式,远场边界应用了无分裂形式的理想匹配层边界条件。首先,选用高斯脉冲传播算例对线化欧拉方程的时空离散格式、远场无反射边界条件进行了验证分析。然后,计算分析各向同性湍流的空间相关性验证湍流速度生成模型的可靠性。最后,基于已搭建的气动噪声混合预测方法进行了30P30N三段翼缝翼噪声的计算分析。计算分析可知：监测点处功率谱密度曲线、噪声指向性等计算结果与参考文献结果取得了较好的一致性。数值计算结果表明所建立的气动噪声混合预测方法能有效预测二维复杂构型的气动噪声问题。
- 余培汛潘凯白俊强韩啸
- 关键词：噪声预测气动噪声网格法
- 耦合RANS/LES模型与LEE方程的气动噪声混合预测方法被引量：3
- 2017年
- 耦合湍流速度生成模型与线化欧拉方程,建立了气动噪声混合预测方法。该混合方法的湍流速度生成采用了非定常求解NS方程方式,为声传播方程提供了可靠的源项。声源的传播计算选用线化欧拉方程,其时空离散采用低色散低耗散高阶格式,远场边界选用了无分裂形式的理想匹配层边界条件。流场网格与声场网格的湍流速度信息交换采用了高阶插值算法。针对空腔标模M219的气动噪声预测,分别采用了统计声源与声传播(SNGR)方法、RANS/LES+LEE方法进行了计算分析。通过对比声源的分布、量级,以及监测点的声压曲线及声压级频谱曲线,分析可得出:RANS/LES+LEE方法能准确捕捉空腔各阶模态的声压级峰值。经数值模拟结果与实验结果的对比,表明RANS/LES+LEE方法相比于SNGR方法更适合模拟空腔这类流激振荡现象引起的声传播问题。
- 余培汛白俊强杨海潘凯
- 关键词：气动噪声空腔
- 一种可用于机翼优化设计中的气动噪声预测模型被引量：1
- 2014年
- 发展了一种可用于翼型/机翼外形设计中的气动噪声快速预测方法。相较于传统的半经验噪声预测方法,该方法以两方程非线性k-ε湍流模型模化雷诺应力的雷诺平均方程为背景,考虑了升力系数、三维流动效应以及机翼几何参数等因素对后缘噪声的影响。而相对于直接数值模拟或声类比拟方法,该方法虽不能准确预测噪声强度,但其计算量小,能给出不同翼型/机翼的相对总声压级,以及总声压级随升力系数的变化情况,易于应用于翼型/机翼气动外形优化设计中。通过计算分析二维NACA0012翼型几何参数或来流状态的改变所带来的气动噪声差异,与ANOPP软件及Brooks等计算结果进行对比,验证了该模型的可靠性。最后,计算分析二维、三维翼型/机翼气动噪声,凸显该方法在翼型/机翼气动外形优化设计中的应用价值。
- 余培汛白俊强郭博智韩啸韩珊珊
- 关键词：噪声模型优化设计声压级
- 尺度适应模型用于模拟射流流量对空腔压力脉动的抑制被引量：4
- 2015年
- 空腔气动噪声的抑制对武器舱声学相关难题的解决具有重要意义。采用两方程尺度适应模型的计算流体力学方法对空腔标模进行模拟,通过与国外学者及风洞试验数据的对比,验证了该计算方法的可靠性。基于此,对比分析了不同射流量的射流方式对空腔时均变量,湍动能、压力脉动均方根、声源分布及压力脉动的频域特性的影响,分析可得:射流方式通过改变剪切层的形态来达到影响空腔中的流场形态及压力脉动均方根分布,其中射流构型4(Spout4)能有效降低整个空腔的压力脉动均方根。结果表明:不同射流量对腔内压力脉动及远场噪声的抑制效果不同,且射流量的大小与其抑制效果并不成正比关系。
- 余培汛白俊强郭博智韩啸韩珊珊
- 关键词：压力脉动空腔气动噪声
- 基于Hanson噪声模型的螺旋桨气动与噪声优化设计被引量：3
- 2020年
- 针对螺旋桨气动与噪声多目标优化设计问题,采用基于非均匀有理B样条的自由曲面变形方法对全桨叶进行三维几何变形。为节省优化计算成本,将RANS方法和Hanson模型相结合预测纯音噪声,其预测精度与耦合URANS方法的FW-H方程相当。在此基础上,采用Kriging代理模型与非支配关系排序遗传算法进行优化搜索,建立了螺旋桨气动与噪声多目标优化设计框架。采用该框架对某民航客机螺旋桨进行优化设计,优化以叶片不同展向站位的翼型扭转角和弦长作为设计变量。相比基础桨叶,在功率不增加的情形下,巡航构型风洞试验状态的轴向监测点噪声值最大下降约0.25 dB,在功率略有增加的情形下,噪声降低约1 dB。
- 宋翔余培汛白俊强韩啸彭嘉辉
