【摘要】：閥門是管路系統(tǒng)必不可少的控制元件,其流體動力噪聲是艦船管路主要噪聲源之一。閥門內(nèi)流場優(yōu)化是控制閥門流體動力噪聲的有效途徑,借助于閥門流體動力聲學(xué)數(shù)值模擬的閥門噪聲控制方法在近年來得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。本文采取CFD/CHA多步驟混合流聲計算方法,應(yīng)用CFD軟件FLUENT和聲學(xué)軟件ACTRAN,對某型截止閥及其加裝小孔消聲裝置的改進閥,在不同入口速度下的流場、等效聲源場和聲場進行了數(shù)值模擬和分析,獲得了小孔消聲裝置對閥內(nèi)流動聲源的控制效果及其機理分析。通過數(shù)值模擬閥門流道對白噪聲聲源的響應(yīng),對兩型閥門腔內(nèi)聲學(xué)共振特性進行了數(shù)值計算,并通過對比流動噪聲頻譜,得到了閥門腔內(nèi)聲共振特性對流動噪聲的重要影響。通過在FLUENT軟件中加UDF模塊計算Lighthill方程右端源項,對閥門內(nèi)等效聲源場進行了便于工程應(yīng)用的3D直觀顯示。通過對閥門縱向主截面速度分布進行本征正交分解(POD)分析,得到了流動的均流和各階模態(tài)速度場,對閥內(nèi)流動相干結(jié)構(gòu)與流動聲源之間的關(guān)系進行了深入研究,以分析噪聲發(fā)生機理。
【圖文】：

圖 1-1 混合求解方法步驟Figure 1-1 The steps of hybrid computational methodCFD/CHA 多步驟混合方法主要可以分為兩個步驟，其具體流程思路如圖 1-1所示。第一步，使用非穩(wěn)態(tài)雷諾平均方法(URANS)、大渦模擬方法(LES)或分離渦模擬方法(DES)對流場進行數(shù)值模擬并輸出。第二步，將流場的計算結(jié)果使用流動噪聲理論處理為聲傳播計算的聲源，通過求解非齊次的三維波動方程求解聲場。CFD/CHA 多步驟混合方法的優(yōu)勢在于流場與聲場的求解解耦之后，流動計算僅僅只需覆蓋聲源區(qū)域，對于流動求解所需的計算資源急劇減小。缺點在于，該方法對于聲源區(qū)的求解忽略了噪聲對流動的影響，在聲源區(qū)的聲場結(jié)果偏離實際。1.3.3 流場分析方法為了清晰地認識湍流流動的結(jié)構(gòu)，一系列針對湍流相干結(jié)構(gòu)進行分析提取的方法被開發(fā)出來，其中比較有效的分析方法有拓撲分析方法、壓力的海森矩陣分

以及動量方程： = + + 2 13 (2-6)粘性不可壓縮流動的情況下，方程可以寫作： = + (2-7)對于某些特定問題，根據(jù)實際條件給以特定的邊界條件和初始條件，即可轉(zhuǎn)化為一個偏微分方程組的定解問題。對于粘性不可壓縮問題，由于式(2-7)的右端存在非線性項 ，在數(shù)學(xué)上很難得到其解析解。對于粘性流體的流動，根據(jù)雷諾數(shù) 的大小可以分為層流和湍流。兩種形態(tài)的流動其性質(zhì)截然不同。層流流動的特征是流體運動規(guī)則，，各個部分分層流動互不摻混。而湍流則完全相反，其流體運動極不穩(wěn)定，各個部分相互劇烈摻混。針對層流問題，通過具體問題中對方程組的化簡，可以得到比較好的解析結(jié)果。對于湍流問題，由于其流動極其不規(guī)則，很難使用數(shù)學(xué)方法獲得解析結(jié)果。所以，對于湍流問題的 N-S 方程的求解需要借助數(shù)值模擬的方法。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U674.703

【相似文獻】

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1 徐號鐘;借助流動聲學(xué)數(shù)值模擬的閥門降噪研究[D];上海交通大學(xué);2017年

本文編號：2674912