中低雷諾數(shù)下,翼型擾流時翼型尾緣與層流邊界層相互作用會產(chǎn)生窄帶高強(qiáng)度的純音噪聲,純音噪聲的頻率與流速成指數(shù)關(guān)系,隨流速升高呈“階梯形”變化,該類型的純音噪聲也稱為層流邊界層不穩(wěn)定噪聲

。許多學(xué)者對翼型純音噪聲的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了理論、數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究

。Paterson等

認(rèn)為該類型噪聲類似于渦脫落噪聲,并提出了渦脫落模型。Tam等

首次提出可以解釋該類純音噪聲頻率“階梯形”變化規(guī)律的聲學(xué)反饋回路模型。后續(xù)大量研究結(jié)果表明

聲學(xué)反饋回路模型可以更好地解釋邊界層不穩(wěn)定噪聲的產(chǎn)生機(jī)理:不穩(wěn)定噪聲的產(chǎn)生與翼型壓力面和吸力面流動都有一定的關(guān)系,壓力面為主要的反饋回路,吸力面為二次反饋回路

。前述的結(jié)論均來自于二維翼型或半無限長翼型模型實(shí)驗(yàn)研究,但是現(xiàn)實(shí)中許多工程應(yīng)用壁面安裝形式下的有限長翼型,例如安裝在船體上的潛艇水翼、連接到輪轂或壁面的定子等。這類壁面安裝形式下的有限長翼型繞流時,會在翼型與壁面連接處和翼型葉尖形成馬蹄渦并隨氣流傳播,使流場變得更復(fù)雜

。

經(jīng)過上面的流程，可以得到有關(guān)相機(jī)虛擬運(yùn)動軌跡（即每個相機(jī)的位置姿態(tài)），并且得到相對稀疏的點(diǎn)云，接下來需要對稀疏的點(diǎn)云進(jìn)行稠密化，使用Yasutaka Furukawa等人提出的CMVS算法結(jié)合PMVS2算法[21]對目標(biāo)物體進(jìn)行稠密點(diǎn)云的重構(gòu)，首先使用CMVS算法將輸入圖像分解為更容易處理的圖像簇，使之能更好并行處理來減少稠密點(diǎn)云重建的時間，然后使用PMVS2多視角立體視覺算法得到目標(biāo)的準(zhǔn)確并密集的點(diǎn)云。PMVS2是一種基于面片的多視角立體視覺算法，算法大體上流程為特征點(diǎn)匹配，點(diǎn)云的擴(kuò)展和點(diǎn)云的過濾，循環(huán)點(diǎn)云擴(kuò)展和過濾過程三次得到最終的稠密化的點(diǎn)云。

2014年,Moreau等

對壁面安裝形式下的有限長NACA0012翼型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,波束形成聲源識別結(jié)果表明尾緣噪聲是其主要噪聲源,并隨流速的增加噪聲源向翼尖移動,隨迎角的增大出現(xiàn)翼型與壁面連接處噪聲,后續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明馬蹄渦與翼型前緣相互作用產(chǎn)生翼型與壁面連接處噪聲、翼型尾緣-葉尖附近的三維馬蹄渦產(chǎn)生尾緣噪聲

。2016年,Moreau等

指出壁面安裝形式下的有限長翼型在非零迎角下不僅會產(chǎn)生寬帶噪聲而且會產(chǎn)生許多離散純音噪聲,并且相比于二維翼型,壁面安裝形式下的有限長翼型會在更寬的雷諾數(shù)和迎角范圍產(chǎn)生純音噪聲。此外,純音噪聲的產(chǎn)生與尾緣的轉(zhuǎn)捩、分離和壓力面的輕度分離流體區(qū)域有關(guān),且分離流體區(qū)域和純音噪聲的產(chǎn)生位置隨迎角的增大沿翼型尾緣向葉尖移動。2018年,Moreau等

研究了翼型弧度對壁面安裝形式下的有限長翼型噪聲的影響,結(jié)果表明0%～2%弧度的翼型會產(chǎn)生高幅值的主純音噪聲,而4%～6%弧度翼型的頻譜則表現(xiàn)出顯著的次級純音特性,說明弧度是影響翼型純音噪聲產(chǎn)生工況、數(shù)量和強(qiáng)度的重要參數(shù)。

綜上可知翼型會產(chǎn)生高強(qiáng)度純音噪聲,且壁面安裝形式下的有限長翼型產(chǎn)生純音噪聲的工況范圍更寬,因此有必要對壁面安裝形式下的有限長翼型進(jìn)行降噪研究。國內(nèi)外開展了很多翼型/葉片降噪研究,典型的降噪手段包括波浪狀前緣

、鋸齒尾緣

、多孔介質(zhì)

、仿鰭式尾緣

等。陳偉杰等

分別采用波浪狀前緣、鋸齒尾緣有效降低了NACA0012翼型的不穩(wěn)定純音噪聲,在大迎角狀態(tài)下,尾緣鋸齒會減弱甚至完全抑制不穩(wěn)定噪聲,降噪量高達(dá)40 dB。Chong

也發(fā)現(xiàn)尾緣鋸齒可以降低翼型純音噪聲達(dá)20 dB。研究結(jié)果表明,波浪狀前緣和鋸齒尾緣(尤其是切割式鋸齒尾緣)會降低翼型的氣動性能,這可能會限制其工程應(yīng)用范圍

。為降低翼型的噪聲,同時不顯著改變翼型的氣動性能,Clark等

提出了仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu),并研究了其對翼型的降噪效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)可以降低尾緣噪聲多達(dá)10 dB。Shi等

則通過數(shù)值模擬研究了仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)對翼型流場的影響以及降噪機(jī)理,研究表明仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)可以顯著降低尾緣附近渦的展向相關(guān)長度,并降低壁面附近的湍動能。

眾多研究表明,仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)是一種有潛力的降噪技術(shù)

,之前的研究大部分都是針對二維翼型,然而,工程中很多模型與有限長度的翼型更為接近,仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)降低有限展長翼型噪聲的效果還有待研究。本文通過實(shí)驗(yàn)研究了仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)對壁面安裝形式下的有限長NACA0012翼型的降噪效果及其噪聲特性。

1 仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)噪聲測試實(shí)驗(yàn)裝置與方法

圖3為壁面安裝形式下的有限長基礎(chǔ)翼型及仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)翼型在90°觀測角下的遠(yuǎn)場噪聲頻譜圖,聲壓級單位為dB(參考值2.0×10

Pa)。圖3(a)和圖3(b)分別表示迎角

=0°、流速

=10 m/s和

=20 m/s時的遠(yuǎn)場噪聲頻譜圖,可以看出,仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)可有效降低約2 000 Hz范圍內(nèi)的中低頻噪聲,而對中高頻噪聲量級幾乎無影響,且降噪量隨仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)高度

的增大而增加,但是當(dāng)流速大于40 m/s時(未展示結(jié)果),降噪效果并不明顯。圖3(c)和圖3(d)分別為迎角

=10°、流速

=40 m/s和

=60 m/s時的遠(yuǎn)場噪聲頻譜圖,圖3(e)和圖3(f)分別為迎角

=15°、流速

=60 m/s和

=80 m/s時的遠(yuǎn)場噪聲頻譜圖?？梢钥闯?基礎(chǔ)翼型頻譜圖的中高頻范圍存在一些明顯的譜線尖峰,即基礎(chǔ)翼型在中高頻范圍產(chǎn)生了一些多重純音噪聲。橫向?qū)Ρ葋砜?相同迎角下純音噪聲的頻率隨流速的增加向高頻移動。仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)翼型的頻譜圖中,這些譜線尖峰被抑制或消除且譜線其余部分幾乎無變化,使得譜線變得更平滑,且其平滑程度隨仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)高度

增大而增大。也就是說,仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)抑制甚至消除了基礎(chǔ)翼型產(chǎn)生的純音噪聲,且仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)高度

越大降噪效果越好。特別是大迎角情況下,較小的高度

就能獲得較好的降噪效果,例如迎角

=10°及

=15°時,仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)高度

分別為4 mm和2 mm,足以消除基礎(chǔ)翼型產(chǎn)生的純音噪聲。需要指出的是,本文并未觀察到明顯的寬頻噪聲降噪效果。本文的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑橛邢拚归L的翼型且未加人工轉(zhuǎn)捩裝置,在多個實(shí)驗(yàn)工況下翼型噪聲主要由邊界層不穩(wěn)定純音噪聲主導(dǎo),寬頻噪聲貢獻(xiàn)相對較小。這與文獻(xiàn)[29]的實(shí)驗(yàn)有所不同,實(shí)驗(yàn)結(jié)果也有所差異。針對寬頻噪聲降噪,后續(xù)還需開展更加有針對性的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)。

從總體上說，語文教學(xué)研究所關(guān)注的主要是教材、教師、學(xué)生及相關(guān)媒介，涉及的也不外乎閱讀教學(xué)、寫作教學(xué)和口語交際教學(xué)，課型也不外乎必修與選修，教學(xué)情境中的課也主要包括新授、復(fù)習(xí)或指導(dǎo)等，但如果去關(guān)注研究方向和研究內(nèi)容，你就會發(fā)現(xiàn)它們在不斷變化。從一線教師的角度說，如果能有效解決好教學(xué)領(lǐng)域中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，并能注入新的活水，則其研究的成果就應(yīng)該是顯著的。因此，舊題新做實(shí)際上是現(xiàn)代教學(xué)研究常采用的研究方法，舊題新做的具體方法應(yīng)該是與時俱進(jìn)、問津探源、反向思考、求深求透。

“農(nóng)業(yè)解決方案，對巴斯夫來講一直是小而優(yōu)的業(yè)務(wù)，雖然規(guī)模不大，但對我們非常有吸引力，一直對巴斯夫的利潤貢獻(xiàn)非常大?！盡arkus Heldt表示，假設(shè)將巴斯夫作物保護(hù)2017年的業(yè)績和所收購的拜耳業(yè)務(wù)2017年業(yè)績加起來，農(nóng)業(yè)解決方案對集團(tuán)銷售額的占比應(yīng)該是13%，而利潤卻達(dá)到20%。相信農(nóng)業(yè)解決方案業(yè)務(wù)相對于整體業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)的比例在未來進(jìn)一步優(yōu)化?！?/p>

實(shí)驗(yàn)在中國空氣動力研究與發(fā)展中心的0.55 m×0.4 m單回流式低速聲學(xué)風(fēng)洞中進(jìn)行,開口實(shí)驗(yàn)段空風(fēng)洞最高流速為100 m/s,氣流湍流強(qiáng)度低于0.2%。實(shí)驗(yàn)流速為10～80 m/s,以葉片弦長作為特征長度的雷諾數(shù)約為1.3×10

～1.1×10

。翼型迎角為0°、10°和15°。圖2(a)為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場圖,翼型上方1 m處放置9通道遠(yuǎn)場傳聲器弧形架,傳聲器觀測角度為50°～130°,間距為10°,用于分析不同觀測方向的噪聲譜;翼型下方0.84 m處放置孔徑為1 m的70通道平面?zhèn)髀暺麝嚵?用于分析翼型噪聲源分布。圖2(b)為俯視示意圖,其中藍(lán)點(diǎn)表示遠(yuǎn)場傳聲器,紅點(diǎn)為陣列傳聲器,方框表示翼型邊界,虛線表示與翼型連接的側(cè)板,箭頭表示氣流流向。傳聲器均為GRAS公司46AE型自由場傳聲器。實(shí)驗(yàn)中遠(yuǎn)場傳聲器采樣頻率為51.2 kHz,采樣時間為30 s,計(jì)算頻譜時添加漢寧窗,分析點(diǎn)數(shù)為4 096;傳聲器陣列的采樣頻率為25.6 kHz,采樣時間為10 s,后處理時窗函數(shù)為漢寧窗,重疊率為50%,頻率分辨率為50 Hz,計(jì)算獲得聲壓互譜矩陣。采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中廣泛使用的基于源相干性的清除法(CLEAN based on source coherence,CLEAN-SC)反卷積波束形成算法

計(jì)算翼型表面的聲源分布并進(jìn)行聲學(xué)成像,分析翼型降噪效果及噪聲源分布情況。

2 仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)噪聲測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 遠(yuǎn)場噪聲頻譜

本次實(shí)驗(yàn)采用弦長200 mm、翼展400 mm的NACA0012翼型模型,并將其一端與金屬側(cè)板連接在一起,厚度為0.75 mm仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)安裝在翼型85%弦長至尾緣處,如圖1(a)所示。圖1(b)和圖1(c)分別為仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)示意圖及其型面,其型面設(shè)計(jì)與文獻(xiàn)[29]類似,圖1中

、

和

分別表示仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)的高度、間距和弦向長度。為研究仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)高度

對降噪性能的影響,設(shè)計(jì)了4種不同高度的仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu),具體參數(shù)如表1所示,其中H0S0表示不安裝仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)翼型,H2S4、H4S4、H6S4及H8S4分別表示高度為2 mm、4 mm、6 mm和8 mm,間距均為4 mm的仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)翼型。

2.2 CLEAN-SC聲源成像圖

本節(jié)通過波束形成聲源識別技術(shù)對幾個典型的三分之一倍頻程頻帶進(jìn)行聲源成像以分析噪聲源的分布情況及降噪效果。圖4、圖5給出了不同工況下1 600 Hz、3 150 Hz、5 000 Hz和6 300 Hz頻帶的CLEAN-SC成像圖,由于改型后的翼型大幅降低了噪聲,每幅子圖具有獨(dú)立的圖例以便更清晰地表示聲源分布情況,顯示動態(tài)范圍均為10 dB。圖4所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)工況為迎角

=10°,流速

=60 m/s。可以看出,H0S0基礎(chǔ)翼型產(chǎn)生的高水平噪聲主要分布在翼型尾緣,5 000 Hz頻帶的噪聲最大值約為82 dB,其余3個頻帶噪聲最大值約為64 dB左右?？v向?qū)Ρ瓤芍?H2S4尾緣抑制了基礎(chǔ)翼型產(chǎn)生的高水平尾緣噪聲,4個頻帶的噪聲最大值被分別降低約6 dB、5 dB、25 dB和14 dB。隨結(jié)構(gòu)高度

的增大,所展示的頻帶噪聲水平均被進(jìn)一步降低。高水平尾緣純音噪聲被抑制后,仿鰭式尾緣翼型產(chǎn)生的噪聲主要分布在翼型尾緣、翼型前緣及尾緣與側(cè)板的連接處,并隨結(jié)構(gòu)高度

的增大出現(xiàn)高頻葉尖噪聲。

圖5所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)工況為迎角

=15°,流速

=60 m/s?？梢钥闯?仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)翼型的1 600 Hz頻帶噪聲源分布及SPL大小相較于基礎(chǔ)翼型幾乎無變化,這是因?yàn)橛蓤D3(e)可知,該實(shí)驗(yàn)工況下基礎(chǔ)翼型產(chǎn)生的純音噪聲分布在約2 000 Hz以上,因此仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)對2 000 Hz以下的噪聲幾乎無影響。其他頻帶下,H2S4尾緣顯著降低了基礎(chǔ)翼型產(chǎn)生的尾緣噪聲,分別降低約34 dB、12 dB和26 dB。隨結(jié)構(gòu)高度

的增大,H6S4尾緣相對于H2S4尾緣無明顯的降噪效果提升,說明在大迎角下,較小高度的仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)足以降低基礎(chǔ)翼型產(chǎn)生的純音噪聲。結(jié)合圖4和圖5可知,當(dāng)幾乎完全抑制高水平尾緣純音噪聲后,仿鰭式尾緣翼型主要產(chǎn)生尾緣噪聲、前緣及尾緣與側(cè)板的連接處噪聲及高頻葉尖噪聲。需要指出的是,圖4和圖5中的降噪量主要得益于仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)對邊界層不穩(wěn)定純音噪聲的抑制,文獻(xiàn)[21-24]采用尾緣鋸齒也報(bào)道了20～40 dB的純音降噪效果。

3 結(jié) 論

本文通過實(shí)驗(yàn)研究了不同流速和不同迎角工況下,具有不同高度

的仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)對壁面安裝形式下的有限長NACA0012翼型的降噪效果及其噪聲特性。遠(yuǎn)場噪聲頻譜圖和波束形成聲源成像圖結(jié)果表明:基礎(chǔ)翼型會在翼型尾緣處產(chǎn)生一些明顯的中高頻純音噪聲,并且純音噪聲的頻率隨流速的增加向高頻移動。仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)可有效降低甚至消除基礎(chǔ)翼型產(chǎn)生的純音噪聲,而對其他頻帶的噪聲幾乎無影響,特別是大迎角工況下較小高度的仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)就能達(dá)到理想的降噪效果,例如流速

=60 m/s下,迎角

=10°時H2S4尾緣最大降低5 000 Hz頻帶噪聲約25 dB,迎角

=15°時H2S4尾緣最大降低3 150 Hz頻帶噪聲約34 dB,而對1 600 Hz頻帶的噪聲水平和分布幾乎無影響。總的來說,隨來流速度增加,越大的仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)高度對尾緣純音噪聲的降噪效果越好。仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)翼型產(chǎn)生的寬頻噪聲主要分布在翼型尾緣、葉尖、翼型前緣及尾緣與側(cè)板的連接處,當(dāng)仿鰭式尾緣結(jié)構(gòu)高度

較大時還會在葉尖產(chǎn)生高頻噪聲。

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