【摘要】：彈性充液管道系統(tǒng)通過傳遞質(zhì)量流和能量流的方式在石油及化工等液體的運(yùn)輸、城市供水、水冷水暖系統(tǒng)乃至艦船內(nèi)部構(gòu)成等多方面有著廣泛的應(yīng)用。管道系統(tǒng)在應(yīng)用中存在著噪聲問題。前人對(duì)充液管道中聲傳播問題的研究相對(duì)較少,處理相關(guān)問題時(shí)經(jīng)常采用充氣管道聲傳播所得結(jié)論,但充氣管道聲傳播的部分特性不能適用于充液管道中。因此,對(duì)彈性充液管道的聲傳播特性進(jìn)行相關(guān)研究是有重要意義的。本文對(duì)彈性充液管道的液態(tài)管壁和彈性管壁兩種情況下的截止頻率進(jìn)行了理論推導(dǎo),并利用聲學(xué)有限元軟件ACTRAN對(duì)彈性充液管道的兩種管壁模型進(jìn)行了管中聲場(chǎng)的仿真計(jì)算,從理論推導(dǎo)和仿真計(jì)算的結(jié)果對(duì)彈性充液管道的聲傳播特性進(jìn)行了分析。以充液管道的各階截止頻率為主,對(duì)聲波在管道中的軸向和徑向傳播規(guī)律進(jìn)行了研究。同時(shí)進(jìn)行了彈性充液管道的聲傳播特性實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)外半徑均為0.08m、壁厚從6.2mm到14.6mm不等的5根彈性充液管道的聲傳播特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析了壁厚變化對(duì)彈性充液管道聲傳播特性的影響;同時(shí)對(duì)壁厚為9.6mm、外半徑為0.125m和0.1m的彈性充液管道進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,并根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析了管徑變化對(duì)聲傳播特性的影響。研究結(jié)果表明:彈性充液管道能傳播頻率高于一階截止頻率的聲波,管道徑向聲場(chǎng)分布符合零階貝塞爾函數(shù)的變化規(guī)律;改變管道參數(shù)會(huì)對(duì)彈性充液管道的聲傳播特性造成影響,管壁厚度增加會(huì)導(dǎo)致管道截止頻率略有增加,同時(shí)聲波的軸向傳播特性會(huì)發(fā)生一定變化,管徑尺度的減少會(huì)導(dǎo)致截止頻率大幅度增加,通過改變管道參數(shù)的方式可以改變彈性充液管道的聲傳播特性,進(jìn)而達(dá)到降噪的目的。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U171
【圖文】：

k )=0代表頻率，k 代表波數(shù)。彈性充液管道內(nèi)聲場(chǎng)理論推導(dǎo)液態(tài)管壁充液管道理論計(jì)算同于計(jì)算充氣管道聲場(chǎng)時(shí)能夠應(yīng)用絕對(duì)硬的邊界條件，液體的特性阻抗因阻抗相差較小而不能忽略，充液管道的邊界條件需要進(jìn)一步分析確定。像的特性阻抗不能忽略的管道可以認(rèn)為是彈性管道，根據(jù)管壁材質(zhì)差異對(duì)充近似，當(dāng)充液管道的管壁為較堅(jiān)硬的材質(zhì)，如鋼、銅或鐵等金屬時(shí)，彈性視為液態(tài)管壁，簡(jiǎn)化計(jì)算[46]。設(shè)管道為置于真空中的無限長(zhǎng)液態(tài)壁充液管道，管道外壁和內(nèi)壁半徑分，其模型如圖 2.1 所示，設(shè)管內(nèi)液體密度為0ρ ，聲速為0c ；液態(tài)管壁密度1c 。

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文是一個(gè)定值。zik ze 項(xiàng)決定了聲波在軸向中的聲場(chǎng)分布，當(dāng)期性，說明聲波能夠沿軸向傳播；當(dāng)zk 為虛數(shù)時(shí)，位移向以指數(shù)形式衰減，無法在管中正常傳播。貝塞爾函數(shù)徑向分布，由零階貝塞爾函數(shù)變化規(guī)律可知，距軸心越軸心距離不同點(diǎn)的聲壓差是可以計(jì)算的。管內(nèi)的軸向與驗(yàn)中也會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。管道各階截止頻率的數(shù)值計(jì)算管壁條件下充液管道的截止頻率進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，假設(shè)度取 7.7mm，可以得到管道內(nèi)半徑 b 的值。管道材質(zhì)為 應(yīng)的參數(shù)取值為水的密度0ρ =10003kg /m ，水中聲速0c9403kg /m ，管壁聲速1c=1640 m /s 。利用 MATLAB 軟件的曲線圖，當(dāng)本征函數(shù)取值為零時(shí)得到的即是管道的各結(jié)果如下圖 2.2 所示：

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本文編號(hào)：2742100