通海管路管口聲輻射特性與噪聲源分離技術(shù)研究

發(fā)布時(shí)間：2020-07-01 10:17

【摘要】：聲隱身性能是評價(jià)水下航行體性能的重要因素,關(guān)系到水下航行體的作戰(zhàn)能力和隱蔽性。通海管路系統(tǒng)是水下航行體輻射噪聲的主要來源之一,系統(tǒng)中泵、閥門、彎管等設(shè)備引入的各種噪聲會在管口向外輻射,管中流體在管口處向外噴射也會引入流噪聲,使得通海管路管口噪聲特性變得相對復(fù)雜,且破壞了水下航行體的聲隱身性能。因此,開展通海管路管口聲輻射特性和噪聲源分離技術(shù)的研究對客觀評價(jià)水下航行體的減振降噪效果有重要的指導(dǎo)意義,通過評價(jià)管口各噪聲源的貢獻(xiàn)量,分析主要噪聲源,有利于實(shí)現(xiàn)對通海管路系統(tǒng)噪聲的有效控制。本文首先開展了通海管路聲傳輸特性研究,采用Actran進(jìn)行聲學(xué)仿真計(jì)算,分析了不同管徑不同材料充液管路的管內(nèi)聲場特性,并將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證。結(jié)果表明:針對同一種材料的充液管,管內(nèi)截止頻率隨管徑變小而升高,且低于第一階截止頻率的聲波無法在管內(nèi)遠(yuǎn)距離傳播;另一方面,對于傳振能力較強(qiáng)的金屬管道,第一階截止頻率以下的聲波是以振動(dòng)的形式通過管壁進(jìn)行傳遞。上述結(jié)論為之后的管口噪聲源分離試驗(yàn)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文利用ICEM建立了通海管路管口流場模型并完成網(wǎng)格劃分,在Fluent中分別采用Realizable k-e模型和大渦模擬方法進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)場、瞬態(tài)場計(jì)算,詳細(xì)分析了流場特征。之后在Actran中利用Lighthill聲類比方法對流體在管口處產(chǎn)生的流噪聲進(jìn)行了聲場數(shù)值計(jì)算,給出了管口流噪聲與流場的關(guān)系及其聲輻射特性。最后開展了通海管路管口噪聲源分離試驗(yàn)研究,提出了全頻段管路噪聲的測量方法,高于非消聲水池截止頻率采用混響法測量管口聲輻射,低于截止頻率采用直接法測量。在控制變量的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了泵接直管接彎頭、泵接軟管接彎頭、高位水箱接軟管等工況的噪聲源分離試驗(yàn),分析并給出了不同噪聲源對管口噪聲的貢獻(xiàn)值。數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果表明:流體在管口噴射產(chǎn)生的流噪聲輻射特性滿足四極子源特性,其輻射聲功率與流速的8次方成正比,仿真與試驗(yàn)具有良好的一致性,但總體上流噪聲與泵等噪聲相比對管口聲輻射的貢獻(xiàn)不大;通海管路系統(tǒng)中泵所產(chǎn)生的機(jī)械噪聲是通過管壁振動(dòng)傳遞,通過連接隔振的軟管能夠?qū)崿F(xiàn)有效抑制;管路系統(tǒng)中脈動(dòng)壓力對管口噪聲的主要貢獻(xiàn)來源于其激勵(lì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲,而脈動(dòng)壓力在管口的直接輻射相對較小;泵引起的機(jī)械噪聲和結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲及脈動(dòng)壓力激勵(lì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲對管口噪聲起主要作用。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U674.941
【圖文】：

模型圖,充液管道,模型,聲傳輸

第 2 章通海管路聲傳輸特性研究第 2 章通海管路聲傳輸特性研究，對于管口處的輻射噪聲，大體可分為兩部分，一部分為通海管件等上游設(shè)備引入的噪聲輸出；另一部分為管中流體以一定入的射流噪聲。弄清楚通海管路系統(tǒng)中噪聲在管路中的傳輸規(guī)分離試驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本章將開展通海管路聲傳輸特性研基礎(chǔ)路聲傳輸問題可視為一般的充液管道的聲傳輸問題，至今已有進(jìn)行了研究。為了便于計(jì)算，蘆雪松提出當(dāng)充液管道的管壁為屬材質(zhì)時(shí)，彈性管道可以近似視為液體管壁模型[45]。 2.1 所示，給定真空中一個(gè)無限長充液管道，內(nèi)半徑為b ，外中密度為1 ，聲速為1c ；管中液體密度為0 ，聲速為0c 。

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