[发明专利]一种螺旋桨气动噪声沿机身表面分布计算方法

说明书

本申请属于航空声学设计领域，特别涉及一种螺旋桨气动噪声沿机身表面分布计算方法。所述方法包括：以螺旋桨作为噪声声源，构建螺旋桨气动噪声声源模型；构建螺旋桨有限元模型，划分螺旋桨桨叶所在部位为旋转域，其他部分设置为静止域；构建螺旋桨气动模型，获取飞机巡航状态下螺旋桨桨叶表面脉动压力和速度随时间分布的气动数据；建立机身几何模型，并进行声学网格划分；将螺旋桨气动噪声声源等效为扇声源，建立螺旋桨和机身声学模型，获取螺旋桨向机身外表面直接辐射的噪声分布。本申请给出了一套准确预估螺旋桨气动噪声沿机身表面分布的方法，为预测舱内噪声水平和提高舱内乘客的舒适性奠定了基础。

技术领域

本申请属于航空声学设计领域，特别涉及一种螺旋桨气动噪声沿机身表面分布计算方法。

背景技术

螺旋桨飞机广泛应用于支线客机、运输机、通用飞机等机型上，具有低耗油率、低速性能好和飞行效率高等诸多优点。然而，螺旋桨飞机高噪声水平阻碍了它的进一步发展。螺旋桨飞机舱内噪声主要分为两种，一种是螺旋桨这类声源通过空气传播辐射到机身表面，导致机身出现振动，从而向机舱内传播声能；另一种是机翼或者其他机体部件出现结构性振动传播到机身表面，导致机身出现振动，从而向机舱内传播声能。因此为了提高舱内乘客的舒适性，预测舱内噪声水平，获得螺旋桨气动噪声沿机身表面分布就显得格外重要。

对于螺旋桨飞机来说，要想准确预估螺旋桨气动噪声沿机身表面分布，就必须建立能够得到相对准确计算结果的整机完整模拟。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种螺旋桨气动噪声沿机身表面分布计算方法，包括：

步骤S1、以螺旋桨作为噪声声源，构建螺旋桨气动噪声声源模型；

步骤S2、构建螺旋桨有限元模型，划分螺旋桨桨叶所在部位为旋转域，其他部分设置为静止域，由旋转域及静止域构成圆柱形计算域；

步骤S3、构建螺旋桨气动模型，并基于飞机巡航参数，进行巡航状态下流场稳态计算，依据流场稳态计算结果计算瞬态结果，得到飞机巡航状态下螺旋桨桨叶表面脉动压力和速度随时间分布的气动数据；

步骤S4、建立机身几何模型，并进行声学网格划分；

步骤S5、将螺旋桨气动噪声声源等效为扇声源，建立螺旋桨和机身声学模型，并将步骤S3中的气动数据作为输入，获取飞机巡航状态下螺旋桨向机身外表面直接辐射的噪声分布。

优选的是，步骤S1中，在构建所述螺旋桨气动噪声声源模型时，将所述螺旋桨的每个面积元素作为单级子声源、偶极子声源和/或四级子声源。

优选的是，步骤S3中，计算瞬态结果包括，

步骤S31、当全机的升力及阻力的残差小于10^-3时，认为计算结果收敛，给出稳态计算结果；

步骤S32、将稳态计算结果作为初始解计算所述瞬态结果。

优选的是，步骤S4中，进行声学网格划分时，网格尺寸a被设定为：

λ_min＝c₀/fmax，

其中，c₀是声速。

优选的是，步骤S5中，获取飞机巡航状态下螺旋桨向机身外表面直接辐射的噪声分布包括：基于边界元法进行螺旋桨全机气动噪声计算。

优选的是，步骤S2中，圆柱形半径为螺旋桨半径的10倍，轴线方向长度为螺旋桨半径的25倍。

优选的是，步骤S1之前进一步包括：

构建全机坐标系，并获取巡航状态下的用于螺旋桨气动模型解算的参数。