随着运行速度的提升,气动噪声逐渐成为高速列车最主要的噪声源,并极有可能成为新设计高速列车的一个技术瓶颈。开展高速列车气动噪声研究,明晰高速列车气动噪声机理与规律,发展低噪声高速列车外形设计对更高速度级的高速列车研发具有重要意义。本文主要对自2010年以来国内进行的高速列车气动噪声研究进行梳理总结。首先详细介绍了高速列车气动噪声研究采用的一系列方法,主要从实车试验、风洞实验以及数值模拟方法三个方面展开。在掌握高速列车气动噪声研究方法的基础上,进而探讨了当前高速列车气动噪声研究的现状,重点就高速列车气动噪声源识别、主要噪声源机理与特性、噪声源优化等方向进行了阐述,并明确了当前研究获得的一些主要结论。最后简要探讨了高速列车气动噪声未来可能的研究方向。

大型风力机设计对获取翼型更加全面、准确的动态载荷提出更高要求,研究翼型横摆振荡动态气动特性具有重要意义.借助"电子凸轮"技术和动态数据同步采集手段,针对翼型动态"掠效应"首次开展了横摆振荡风洞试验研究,研究表明:横摆振荡翼型的气动曲线存在明显迟滞效应,吸力面压力周期性波动是主要诱因,且随着振荡频率、初始迎角和振幅的增大,气动迟滞特性均增强;升力和压差阻力随横摆角变化的迟滞回线呈"W"形,俯仰力矩迟滞回线呈"M"形,升力差量迟滞回线呈"∞"形;负行程下翼型气动力相对于正行程下的更高,且负行程下翼型气动力随振荡频率的增大而略有增大,正行程下则明显减小;升力系数功率谱密度分布在振荡频率倍频处的能量集中的幅值随着振荡频率增大有增大趋势;吸力面1.2%和40%弦长处压力的滞回特性较强,是由于翼面剪切层涡和动态分离涡......

随着列车速度不断提高,转向架对整车气动阻力的影响越来越大,也是研究轮轨关系及地面效应的基础。采用数值计算方法对有无转向架列车不同运行速度和横风风速下的气动特性进行了数值计算,研究了转向架对列车气动特性的影响。研究结果表明:当无横风时,有无转向架列车受到的气动阻力和升力均近似与列车运行速度的平方成正比,而转向架受到的空气阻力约占总阻力的25%,且随着列车速度的增加而增加,但增加幅度较小;横风对列车的气动阻力、气动升力、侧向力影响都很大,且相同横风下,考虑转向架时列车的气动阻力约为不考虑时的1.7倍。

以子母弹药主动气动起旋离心抛撒子弹药为研究对象,采用气动/运动一体化数值模拟方法对全弹主动气动起旋过程进行动力学仿真,得到母弹主动气动起旋转速与离心抛撒开舱条件;讨论了不同滚转舵偏和前置小翼对主动气动起旋过程的影响;通过子弹药弹道仿真计算,对母弹离心抛撒子弹药的射程、散布面积和散布图形进行了对比分析。研究结果表明:尾舵偏转产生的滚转力矩是影响转速的主要因素,当来流条件和姿态角保持不变时,初始滚转舵偏与全弹转速成正比;在保持纵向操纵性能的前提下,增加尾舵展长并减少弹体表面除尾舵外的其他气动阻尼面可加快全弹的自起旋过程;通过调整母弹的初始滚转舵偏和开舱条件,可以实现子弹药散布面积与散布密度的可控调节。研究结果对主动气动起旋离心抛撒技术在子母战斗部上的应用具有一定的参考意义。

自然风与汽车会车工况的耦合会恶化汽车外流场,导致汽车所受气动力的变化.因此,对侧风下会车的气动特性研究具有一定的现实意义.本文采用滑移网格技术对侧风下等速会车的气动特性进行了数值分析.数值结果表明:由于气动干扰,侧风下会车的两车气动阻力和侧向力均产生了复杂的变化,对侧向力的影响更加剧烈.简化的二维数值模拟与真实的会车会有一定的偏差,但仍可为后续的真实车体会车的气动分析提供参考.

采用数值模拟与风洞试验两种方法,研究以粒突箱鲀为仿生原型的近地鱼形钝体气动阻力特性.结果表明,近地鱼形钝体确为气动低阻形体,其尾部大收缩角的形态特征及尾迹区相对简单的流场结构共同决定了该形体的气动低阻特性;从气动阻力系数、表面压力系数及尾迹区流场结构三方面对比分析,SST湍流模型的预测值与试验值较为接近.

采用三维、不可压缩和Lilly LES+FW-H方法,对1:8缩比3车编组EMU6动车组以200,250,300和350 km/h的车速运行时进行气动噪声特性数值模拟,得到列车不同速度级运行时的压力、速度与涡量分布,表面脉动压力、辐射声场等气动与声学性能。研究结果表明:偶极子声源强度主要分布在转向架及其周围的车体表面位置;A计权声压频谱在略小于1 000 Hz频率处测点声压级达到峰值;气动噪声分布频带很宽,噪声能量在1 000 Hz左右较为集中,往高频和低频部分则逐渐衰减;头车流线型附近声压级较大,在尾车以后越远离车体,声压级越小。其研究结果可为高速动车组的气动声学特性优化研究提供参考依据。

气动物流系统是一种综合型的现代配送全系统,在光机电技术以及现代通讯技术的辅助之下,可以通过专用管道来将建筑内部的不同单元连接起来,实现自动化的室内配送活动。大部分现代医院都应用这种系统,提升医院内部物流活动开展效率,有效地对检验标本、单据进行传输,在提升医疗人员的基本工作效率的同时,还使其给患者提供了更为优质的医疗服务。虽然气动物流系统能够满足医院的物流运输工作需求,但是不规范的操作方法却会增加其故障类型,本文对气动物流系统的使用情况与维护保养工作详细解析。

随着高可信度数值分析模型的参数维数的增加和非线性关联度的提高,不但计算量增加,针对二维和三维数据的常规可视化方法也难以直接、全面展示变量与响应函数之间的复杂关系。本文在总结常用低维度数据可视化方法的基础上,结合数据样本和响应面模型,利用MATLAB提供的基础数据分析与显示功能,发展了一种模块化的、复合及动态的可视化方法及工具,该方法可以系统、灵活地展示高维参数空间、多维响应函数空间,以及两者之间的关联关系。在测试函数和翼型气动优化问题上的应用表明该方法有助于提高高维问题的优化效率和质量。

轴流风扇是窗式空调室外部分的主要通风散热元件,其通风量会直接影响窗式空调能否正常工作,而噪声会影响人正常的休息和工作。设计高性能低噪声的轴流风扇成为提高窗式空调市场竞争力的关键问题。本文设计了一种叶片尾缘局部凹陷的轴流风扇。使用流体力学软件Fluent中的大涡模拟(LES)和FW-H方程对优化前后的轴流风扇的气动噪声进行数值模拟,并对两者的气动噪声特性进行实验研究。研究结果表明:轴流风扇的声压级在不同方向并不相同,呈不规则曲线分布,其中正对出风口方向的声压级最大。气动噪声主要沿轴流风机旋转轴线方向传播。叶片尾缘局部凹陷设计可以降低轴流风扇的气动噪声,在出口旋转轴线方向距离轴流风扇1 m处可以降低3~5 dB(A)。