風(fēng)機(jī)作為一種量大面廣的通用機(jī)械設(shè)備，在航空航天、工業(yè)生產(chǎn)等方面都有著廣泛應(yīng)用，但其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的噪聲常常成為干擾周圍環(huán)境和影響人體健康的禍源。以空氣動力學(xué)為紐帶，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)與飛行器氣動外形設(shè)計(jì)之間存在很多共性技術(shù)，在國家推行軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略大背景下，前沿技術(shù)的借鑒學(xué)習(xí)為風(fēng)機(jī)抑噪優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來了新的方向。

為吸納航空航天領(lǐng)域前沿抑噪技術(shù)，5月24日，第三期「共享大課堂-HOPE創(chuàng)新講座」特邀西北工業(yè)大學(xué)副教授、氣動噪聲研究領(lǐng)域?qū)＜矣嗯嘌捶窒怼讹w行器設(shè)計(jì)技術(shù)在風(fēng)機(jī)噪聲抑制中應(yīng)用—現(xiàn)狀與未來》主題講演，與現(xiàn)場海爾技術(shù)工程師及線上直播間觀眾一起，探尋前沿氣動噪聲控制技術(shù)與家電產(chǎn)品的創(chuàng)新結(jié)合。

在飛行器總體設(shè)計(jì)/氣動噪聲/流體力學(xué)方向擁有多項(xiàng)科研項(xiàng)目成果，如：螺旋槳?dú)鈩?噪聲綜合分析與試驗(yàn)技術(shù)研究、多孔板控制措施對開式空腔氣動噪聲的抑制研究、降低飛機(jī)噪聲源及其輻射的創(chuàng)新方法、某油煙機(jī)氣動噪聲預(yù)測及降噪設(shè)計(jì)等。

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余教授以基礎(chǔ)流動機(jī)理及飛行器設(shè)計(jì)與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的四大共性技術(shù)入手，結(jié)合家電項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)例，詳細(xì)解讀了“數(shù)值仿真→建立流場模型→分析診斷→優(yōu)化設(shè)計(jì)”流程中所用到的技術(shù)手段，并通過新型降噪材料、人工智能等革命性方案，展望風(fēng)機(jī)抑噪設(shè)計(jì)未來發(fā)展趨勢，為家電風(fēng)機(jī)抑噪提出了建設(shè)性方向。

1飛行器設(shè)計(jì)與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)四大共性技術(shù)

高精度數(shù)值仿真、流場分析與診斷、智能優(yōu)化設(shè)計(jì)、革命性方案設(shè)計(jì)為飛行器與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中具有共性的四大技術(shù)。而在解讀共性技術(shù)之前，余教授首先強(qiáng)調(diào)：不管是對于噪聲預(yù)設(shè)分析還是降噪設(shè)計(jì)，首先都要以基礎(chǔ)流動機(jī)理為根基，清楚了解噪聲的產(chǎn)生過程。

1、高精度數(shù)值仿真技術(shù)

不論對于飛行器還是風(fēng)機(jī)，高精度的數(shù)值仿真手段都是其設(shè)計(jì)與系統(tǒng)研發(fā)的基礎(chǔ)。飛行器領(lǐng)域可用于風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)（氣動、噪聲、散熱等）的技術(shù)主要有：復(fù)雜構(gòu)型的網(wǎng)格生成技術(shù)、大分離流模型與旋轉(zhuǎn)機(jī)械流場模擬技術(shù)、氣動噪聲預(yù)測技等。

1）網(wǎng)格生成技術(shù)

其中，網(wǎng)格生成是數(shù)值模擬的前提，其生成質(zhì)量好壞很大程度上決定了數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。常規(guī)的靜態(tài)網(wǎng)格生成形式主要包括結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格三種。而在多體運(yùn)動問題中，常規(guī)的靜態(tài)網(wǎng)格無法滿足數(shù)值模擬需求，應(yīng)運(yùn)而生的網(wǎng)格生成技術(shù)：可自動調(diào)節(jié)網(wǎng)格疏密性的重疊網(wǎng)格、自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，大大節(jié)省計(jì)算資源。

2）模型與流場模擬技術(shù)

很多人生成網(wǎng)格后，無法判斷數(shù)值結(jié)果錯誤到底是由網(wǎng)格、數(shù)值格式還是其他人為因素引起的。因此在網(wǎng)格計(jì)算中，還涉及到模型的選擇。余教授團(tuán)隊(duì)在不同精度級別的湍流模型方法中都開展了卓有成效的工作，提出在工業(yè)設(shè)計(jì)，如風(fēng)機(jī)葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)作中，比較適合使用高精度混合的RANS/LES數(shù)值仿真。此旋轉(zhuǎn)機(jī)械流場模擬方案在軍民多個項(xiàng)目中得到應(yīng)用，為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)提供了可靠的技術(shù)保障。

3）氣動噪聲預(yù)測技術(shù)

對氣動噪聲產(chǎn)生過程的精確模擬依賴于高精度的數(shù)值仿真技術(shù)，余教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了氣動噪聲混合預(yù)測方法。但在實(shí)際工業(yè)降噪設(shè)計(jì)中，氣動噪聲本質(zhì)實(shí)為氣動流場，有經(jīng)驗(yàn)的工作者在數(shù)值仿真流場中就可以進(jìn)行判斷，從而進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)分析，最后再通過前后降噪數(shù)值的對比驗(yàn)證該設(shè)計(jì)的降噪效果即可。

在表面粗糙度與污染物對流場影響的模擬技術(shù)及高精度高效控制方程求解技術(shù)部分，余教授亦結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，展開了具體講解▽

2、流場仿真與診斷技術(shù)

此技術(shù)基于流體力學(xué)基礎(chǔ)理論，將實(shí)際產(chǎn)品的流場/噪聲性能等聯(lián)系起來，對于分析產(chǎn)品氣動設(shè)計(jì)中存在的問題以及改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有最直接的指導(dǎo)作用，也是拉開企業(yè)之間研發(fā)能力的關(guān)鍵技術(shù)之一，與工程師的個人功力與經(jīng)驗(yàn)積累息息相關(guān)。

3、智能優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

過于依賴人工經(jīng)驗(yàn)的氣動外形設(shè)計(jì)存在陌生設(shè)計(jì)環(huán)境下效率顯著降低、復(fù)雜的設(shè)計(jì)環(huán)境下難以獲得理論上的最優(yōu)解等明顯不足。而智能優(yōu)化算法主導(dǎo)的氣動外形設(shè)計(jì)無需深厚的氣動外形設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)功底，即可開展高質(zhì)量氣動外形設(shè)計(jì)，在既定總體方案，尤其是在復(fù)雜設(shè)計(jì)環(huán)境下，比人工設(shè)計(jì)效果更好。結(jié)合生動圖示，余教授對氣動外形優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的模塊組成展開講解▽

4、革命性方案設(shè)計(jì)技術(shù)

余教授指出，當(dāng)前的智能優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)還是在既定的總體布局形勢下進(jìn)行精細(xì)、極致化設(shè)計(jì)，革命性、顛覆性方案的探索仍然主要依賴設(shè)計(jì)工程師的深厚設(shè)計(jì)功力與發(fā)散的設(shè)計(jì)思維。而隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步，雖真正用于工業(yè)還有一定距離，但智能優(yōu)化設(shè)計(jì)必然向更高水平邁進(jìn)，未來，可能只需輸入想要的性能參數(shù)，就能實(shí)現(xiàn)理想設(shè)計(jì)模型的自動生成。

2風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的未來

最后，綜合上述飛行器氣動設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，余教授對未來風(fēng)機(jī)抑噪設(shè)計(jì)指明了幾條創(chuàng)新方向：基于飛行器氣動設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提升現(xiàn)有風(fēng)機(jī)系統(tǒng)精細(xì)度；嘗試主/被動流動控制技術(shù)、超材料等吸聲技術(shù)進(jìn)行風(fēng)機(jī)抑噪；建立完善風(fēng)機(jī)系統(tǒng)各模塊的單學(xué)科/多學(xué)科智能優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)；搜索革命性風(fēng)機(jī)降噪設(shè)計(jì)技術(shù)。