采用试验研究的方式,对某声学风洞的轴流风扇性能进行验证。该风扇采用了任意涡设计方法以达到所要求的气动指标要求;通过降低风扇转速、合理匹配桨叶-止旋片数目、调整桨叶-止旋片间距及止旋片后掠等方式,降低风扇噪声。风扇的性能测试结果表明,风扇满足了风洞试验段的最高风速要求,当风扇转速为650r/min时,风扇的级间效率达到90%、风扇段气动效率达到84%;当试验段风速达到70m/s时,风扇出口的声压级为114d B。该风扇的研制,表明采用任意涡风扇设计方法结合上述提到的降噪措施,能够设计出气动效率高、风扇噪声低的风扇系统,可很好的运用于其他的声学风洞设计中。

以中国-俄罗斯民用飞机起落架噪声特性及控制技术联合研究中所使用的5.5 m×4 m声学风洞(FL-17风洞)为例,介绍了大型声学风洞在科研工作中的应用情况。首先介绍了FL-17风洞的研制历程与各项性能指标;然后基于中俄联合研究中的大尺度起落架气动噪声风洞试验,概述了起落架噪声相关领域的研究现状,以及利用FL-17风洞开展的起落架噪声机理与控制技术方面的研究内容与成果,如试验、数值模拟和噪声预测数据库,以及基于非常规截面方法和空气幕方法的起落架降噪技术等;最后,对于大型声学风洞的科研使用给出了一些经验和建议。

风洞试验是进行民用飞机机体噪声研究的重要手段。为了满足航空飞行器低噪声设计在大型风洞中进行气动噪声试验的需求,中国航空工业空气动力研究院建设了FL-10大型低速风洞全消声室。通过在FL-10风洞试验大厅壁面安装吸声尖劈、对洞体外表面进行声学处理、对支撑系统进行隔声处理、对消声换气窗进行降噪处理等手段,建成了气动噪声风洞试验所需的声学环境。按照国家标准中给定的方法,利用张线方法实现了校准声源的布置,测量了消声室内沿不同路径、不同频率噪声的衰减规律,表明FL-10风洞消声室自由场特性达到了相应标准的要求,为后续在该风洞中进行大尺寸机体模型噪声试验奠定了基础。

基于中国航空工业空气动力研究院FL–52航空声学风洞试验条件,对直升机涵道尾桨模型的气动噪声特性进行了试验研究。对试验数据进行了射流剪切层影响修正,获得了涵道尾桨在悬停、前飞状态下的噪声频谱及远场指向性。分析了噪声随桨尖马赫数的变化规律,结果显示涵道尾桨气动噪声符合载荷噪声特性。对比了桨叶沿桨毂周向分布规律对气动噪声频谱特征的影响。获得了悬停和前飞状态下涵道对噪声传播的遮蔽效果影响,悬停状态下尾桨旋转平面内噪声降低约2 dB,前飞状态下尾桨旋转平面内噪声降低5~8 dB。

利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析工具和声学风洞试验,对某款全新开发的SUV车型进行局部造型和车身密封隔音优化,车内气动噪声性能得到明显提升。外流场仿真计算和声源识别测试具有很好的一致性,识别出后视镜、前轮腔、A柱、雨刮等局部外形噪声声源部位,利用CFD仿真对流场进行优化,提出修改方案并通过实车测试验证效果,有效技术方案在新款车型上得到应用。根据泄漏噪声关键部位的识别,对车身密封和隔音进行了优化和提升,通过声学风洞试验验证了方案的实施效果,新款车型整车气动噪声车内声压级降低了约1.8 dB(A),语言清晰度(Articulation Index,AI)提升了10%,提升效果明显。