西北工业大学冬青学会组织的《冬青论坛2022-动力强国与能源高效利用系列讲座》特邀国内动力与能源领域的权威专家，针对“双碳”战略驱动下的动力与能源领域新发展、新技术和新机遇进行专题讲授，旨在帮助行业内青年教师和学者明晰前沿学术热点和技术变革的趋势。

2022年12月10日上午10点，应西北工业大学冬青学会茅晓晨副教授邀请，东方理工高等研究院姜汉博副研究员围绕《旋翼无人机气动噪声关键问题研究与优化设计》进行了一场精彩的学术报告。

姜汉博副研究员介绍旋翼无人机气动噪声涉及流固声多物理场耦合，对理论分析和数值模拟都是新的挑战，需要对问题进行简化和解耦以便于从多方面多维度理解物理过程。他从螺旋桨噪声建模与仿真分析、高性能低噪声桨叶优化设计和机体对螺旋桨噪声散射作用三个方面详细介绍了研究进展。

姜汉博副研究员首先讲解了气动噪声Lighthill理论、Ffowcs Williams 和 Hawkings理论及其一般应用。针对无人机螺旋桨噪声问题，他提出对于单频噪声建立理论预测模型来理解噪声产生机理和一般辐射规律，对于宽频噪声应采取高精度数值模拟方法，准确捕捉螺旋桨近壁面复杂流动发生和发展过程。此处，姜汉博副研究员提出人工可压缩性方法来研究低速流体噪声问题，既能克服传统不可压缩模型无法解析声音传播过程的缺陷，又能提高整体仿真计算效率和声学预测可靠性。

接下来，姜汉博副研究员结合理论分析和数值模拟的研究方法指出，扭矩对于螺旋桨单频噪声贡献最大，推力所产生的噪声主要向上、下游传播，在旋转平面内几乎没有贡献；悬停状态下，螺旋桨宽频噪声主要来自于叶片尾缘噪声，噪声源为表面压力时间导数且主要分布在螺旋桨叶尖附近。

在此基础上，姜汉博副研究员对螺旋桨优化设计进行了介绍。他指出，螺旋桨设计首先要满足气动性能需求，在这一阶段可以结合数值模拟和智能优化进行自动优化，而噪声控制仍需经验分析。他提出通过适当减小叶片半径同时增加部分俯仰角和截面弦长来提螺旋桨性能，数值模拟结果显示改进后的螺旋桨具有更高的气动推进效率和更低的噪声辐射，并且性能提升已经得到实验数据验证。

然后，姜汉博副研究员对机体散射效应进行了介绍，主要讲述了基于插值和模型降阶的声学边界元方法。他提出机体部件散射和遮蔽效应可能会显著改变噪声辐射特性，在无人机整体设计时应充分考虑螺旋桨和机体相对位置关系，同时考虑在关键部位安装吸声材料来实现噪声控制。

最后，姜汉博副研究员对自己的研究进行总结与展望，并分享了自己在科研工作中的经验和感悟。

讲座专家简介：

姜汉博，东方理工高等研究院助理教授，副研究员，博导，分别于北京大学和香港科技大学获得学士、硕士和博士学位。研究关注航空发动机与旋翼无人机等工程应用中关键流体力学问题，主要包括旋转部件空气动力学与噪声的数值仿真、理论建模和实验测量，发表SCI论文共20余篇（1篇ESI高被引），包含J. Fluid Mech.，Phys. Rev. Fluid.，J. Turbomach.等领域内著名学术期刊。

审核：王治武