但正在任何 远场不雅测点的成果都大于尝试成果_www.7004.com 

移动版

www.7004.com > www.927004.com >

但正在任何 远场不雅测点的成果都大于尝试成果

孔群喷注噪声理论取尝试研究密级: 分类号:?二?一: 编号: 工学硕士学位论文 孑群喷注噪声理论取尝试研究 硕士研究生: 杨文强 指点教师柳贡平易近传授 学位级别工学硕士 学科、专业: 轮机工程 所正在单元动力取能源工程学院 论文提交日期: 年月 论文答辩日期: 年月 学位授予单元: 工程大学 工程大学学位论文原创性声明 本人声明:本论文的所有工做,是正在导师的指点下,由做者本人独 立完成的。相关概念、方式、数据和文献的援用己正在文中指出,并取参考文 献相对应。除文中已说明援用的内容外,本论文不包含任何其他小我或集体 曾经公开辟表的做品。对本文的研究做出主要贡献的小我和集体,均已 正在文中以明白体例标明。本人完全认识到本声明的法令成果由本人承担。 做者签字:瘴酶坛 年月纠日 日期:秒/ 工程大学 学位论文授权力用声明 本人完全领会学校学问产权的相关,即研究生正在校攻读学位期 间论文工做的学问产权属于工程大学。工程大学有权保留并向 国度相关部分或机构送交论文的复印件。本人答应工程大学将论文的 部门或全数内容编入相关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制 手段保留和汇编本学位论文,能够发布论文的全数内容。同时本人结业 后连系学位论文研究课题再撰写的论文一律说明做者第一签名单元为哈尔 工程大学。涉密学位论文待解密后合用本声明。口正在授予学位个月后 本论文自由授予学位后即可 口解密后由哈 尔滨工程大学送交相关部分进行保留、汇编等。 导师签字: 做者签字:构友级 喷注噪声普遍存正在于人类出产糊口中,目前已成为影响人身健康和设备平安的主要缘由之一。本文正在对气动噪声理论,出格是喷注噪声产朝气理、 理论估算方式、仿实计较方式以及尝试测试方式消化接收的根本上,操纵理 论、数值仿实及尝试方式研究了孔群喷注噪声的声源特征。 文章起首操纵大涡模仿计较了二维管内单孔受限喷注的流动和噪声特 性。仿实计较成果表白,管内喷注噪声具有指向性,声压级随喷注距离的增 加逐步减小,且峰值频次根基取理论相符。然后操纵理论方式推导了孔群喷 注噪声声压级的估算公式,并操纵尝试对获得的公式进行了验证和点窜。研 究发觉,对于大孔间距孔群,估算公式根基取尝试丈量相符,对于小孔间距 孔群,即计及孔群汇合喷注噪声的总声压级估算公式,通过尝试数据拟合, 也可以或许用来估算孔群喷注噪声。 对原有减温减压器布局进行了改良设想,并对其进行了流场仿实计较和 噪声特征的尝试研究。研究成果表白布局的振动噪声级取原型比拟有所减 达到了降低减温减压器振动噪声级的目标,对减温减压器的进一步布局和机能改良具有参考价值。 环节词:气动声学;孔群喷注;噪声估算;尝试研究工程大学硕士学位 论文 第章绪论?..课题研究的布景及意义?. .喷注噪声的产朝气理 .国表里喷注噪声研究方式取研究现状?. ..喷注噪声理论研究?.. ..喷注噪声仿实研究?.. ..喷注噪声尝试研究?. .课题次要研究内容. 第章孔群喷注噪声理论预测根本. .气动声学理论及喷注噪声计较方式?.. ..气动声学根基理论?. ..量纲阐发理论.. 计较气动噪声的方式一基于声学类比的积分法..马大猷小孔喷注噪声预测理论 ..单孔喷注噪声理论?. ..多孔材料出流及噪声理论. .孔板空气动力性噪声预测理论 ..孔板内压力恢复的影响?.?.. ..声效系数.本章小结 第章管道单孔喷注噪声研究?.. .管道单孔喷注尝试研究.. ..单孔喷注噪声尝试设备及方式.. ..单孔喷注噪声尝试成果?.. .流体力学计较软件理论根本?. ..大涡模仿?工程大学硕士学位论文..网格划分.管道受限喷注噪声仿实阐发.. ..模子布局、网格及鸿沟前提?.. ..喷注速度场计较阐发?.. ..喷注静压计较阐发?. ..喷注漩涡分布计较阐发? ..喷注噪声场计较阐发?.. .本章小结 第章孔群喷注噪声理论取尝试研究?.. .平板孔群喷注噪声理论研究.. ..大孔间距孔群喷注噪声预测理论?. ..具有汇合噪声的孔群喷注噪声预测理论?. .孔板孔群喷注噪声尝试阐发.. ..孔板孔群喷注噪声尝试设备及方式.. ..大孑间距孔群喷注噪声丈量成果?. ..具有汇合噪声的孔群喷注噪声丈量成果?. .本章小结 第章具有孔群喷注特征的减温减压器改型取仿实、尝试研究?. .减温减压器布局改良设想?. .减温减压器流场数值仿实?. ..模子成立..网格划分..仿实成果阐发?...减温减压器喷注噪声尝试设备 及方式? ..尝试系统形成及工做道理. ..尝试仪器及测点安插?.. ..尝试步调~ .减温减压器喷注噪声尝试成果阐发?.. ..减温减压器各级脉动压力丈量成果.. 结论参考文献?.. 攻读硕士学位期间颁发的论文和取得的科研?. 称谢 附录?.. 附录?.. 叠工程大学硕士学位论文第章绪论 .课题研究的布景及意义 喷注噪声普遍存正在于动力设备中,例如汽锅蒸汽的放空、反映堆蒸汽的 灵活排放或变乱排放、火箭策动机、喷气式飞机或航天飞机的尾喷焰以及管 道系统的阀门和节省孔板等。强烈的喷注噪声会导致人体,例如头晕、 头痛、耳聋和神经毁伤等?,还可导致设备、管道毁伤或。正在船舶工业 中,船舶动力系统的蒸汽管道系统不成避免的会操纵到节省孔板、阀门以及 其它类型的节省降压设备,所以必然会发生比力强烈的喷注噪声,这对船上 人员平安、船舶平安都是潜正在的现患。 因为高速喷注发生的是高强度、高频、宽频带的噪声,其风险是多方面 的。例如: .噪声对听力的风险 统计研究表白,若是人们持久正在强噪声下工做,会毁伤内耳听觉组 织,形成耳聋。大量的统计材料表白,只要噪声级正在以下,才能 人们持久工做而不致耳聋;正在以下,只能%的人工做年后不 会耳聋。即便是 ,仍会有%的人可能发生噪声性耳聋幢。美国, 当噪声强度为扭时,工人最长持续时间不克不及跨越八小时。 上述噪声性耳聋是慢性的,即指听力丧失是因为强噪声的影响日积 月累迟缓成长构成的。别的还有一种急性的噪声性耳聋,称为暴振性耳聋。 当俄然正在极强的噪声中,例如以上的爆炸声,会使人的听觉 器官发生急性外伤,呈现鼓膜分裂、内耳出血、基底膜的表皮组织剥离等症 状,这种声外伤可使人耳立即失聪。喷注噪声就属于这类噪声,若是正在不加 任何消声设备的环境下,这种噪声级能够达到以上,这无疑会对 听力形成很是严沉的后果。工程大学硕士学位论文 .强噪声对仪器设备的风险 强噪声除对人形成毁伤外,还会影响仪器设备的一般工做,有时也会制 成仪器设备的失效或声致委靡隋。噪声对仪器设备的影响取噪声的强 频次以及仪器设备本身的布局、安拆体例等要素相关。对于电子仪器,当噪声级跨越 时,可能会使仪器发生毛病而失效。当噪声级跨越时, 一些电子元器件有可能失效或损坏。对于机械布局,正在很强的噪声感化下, 因为遭到频频噪声感化会使材料或布局发生委靡现象而断裂。例如没有颠末 特殊降噪处置的阀门或管道正在较大气流噪声的影响下会发生委靡毁伤或破 裂;喷气飞机正在整个飞翔过程中以及火箭正在发射和进入大气层时,处正在高强 度噪声的中,其布局和部件可因声致委靡而发生。 .噪声对的风险 跟着工业、交通运输业的敏捷成长,噪声污染已成为次要的公害之一, 严沉影响人们的一般糊口取工做。正在所有公害中,噪声的污染面最大。因而, 有的国度把噪声列为七大公害之首。它不只间接给出产工人带来风险,并且 对附近居平易近的影响也很大。因而从的角度来讲,噪声像水污染和大 气污染一样,也是一种公害。 跟着城市扶植的成长,城市建建物密度正在不竭添加;跟着国平易近糊口程度 的提高,平易近用汽锅房规模及数量不竭增加,蒸汽喷注噪声的风险也随之加深。 正在城市噪声污染中,汽锅房噪声虽然比交通噪声的影响范畴小,但它的 发生源固定,持续时间长,不只间接使出产人员,并且对四周 发生的持久干扰往往愈加严沉。按照相关材料统计,近年来,汽锅房扰平易近矛 盾的赞扬逐年上升。因而,正在汽锅房设想过程中,做好噪声的防治工做显得 尤为主要,应获得各方面的脚够注沉,使汽锅等动力设备正在利用过程中的噪 声获得无效的节制旧。 工程大学硕士学位论文.喷注噪声的产朝气理 众所周之,气流会发生噪声。从汽锅和热机的排气放空,通风和液力输 送管道、阀门及进排气口,到飞机、火箭等的噪声均属于气动噪声。研究气 动噪声的产朝气理、特征,控制其发生、、衰减的纪律,能够有帮于控 制它的发生和,以利于人类的出产和糊口。自二和后,平易近用航空的成长 促使学术界集中精神处理策动机高速排气发生的噪声问题。自上世纪五十年 代后,以喷气飞机,随后以火箭为布景的喷气噪声研究已成立起比力完整的 理论’并取得了大量的尝试数据吼。这些除了使用于航空业外,还可用 于良多平易近用和工业用处。除了像火箭、飞机等的策动机大排气口外,喷注噪 声理论同样合用于毫米、厘米级的小喷注环境。这两种环境的喷注噪声研究 都处于成长中,并亟待正在理论、仿实和试验方式上有所冲破。 喷注噪声的研究次要基于湍流理论,但因为湍流理论的复杂性,对于因 湍流发生的喷注噪声的理论问题至今仍然没有被很好地处理。为了填补理论 认识的不脚,指点工程使用,人们只要操纵计较机仿实来模仿喷注噪声的产 生过程和发生的声能量,或从已有的理论出发借帮于尝试,寻找噪声发生的 经验公式和估算方式。 气流从喷口以高速以至达到超声速喷射出来,由此而发生的噪声称 为喷注噪声亦称喷射噪声、射流噪声,最常见的有喷气式策动机的排气噪 声或高压容器排气噪声。若是介质为高温高压蒸汽,能够称之为蒸汽喷注噪 声问题。 喷注噪声是从喷口喷射出来的高速气流取四周静止空气激烈夹杂时发生 的,最简单的是由一个高压容器通过一个圆形喷嘴喷注气流,构成喷射, 如图.所示。气体正在容器内速度等于零,正在喷嘴的最窄截面处流速达到最 工程大学硕士学位论文图.典型射流图因为喷口喷射出的高速气流,内部静压低于四周静止气体的压强,所以 正在其四周发生强烈的引射现象,从而导致了沿气流喷射标的目的的必然距离内大 量气体被喷射气流卷吸进去,喷射气流体积越来越大,速度越来越低。但正在 喷口附近,仍保留着体积逐步缩小的股高速气流,其速度仍连结喷口处 气流速度,称为喷射流的势核。势核的长度约为喷口曲径的倍。正在势核周 围,高速气流取被吸进的气体猛烈夹杂,这是一段湍化程度极高的定向气流。 正在这段区域内由势核到夹杂鸿沟的速度梯度很大,气流之间存正在着复杂多变 的应力,涡流强度高,气流内遍地的压强和流速变化敏捷,存正在大量的极微 小的漩涡,因此此处辐射出大量的高频噪声,跟着气流的掺混,漩涡不 断变大,辐射出的噪声频次也越来越低?。 .国表里喷注噪声研究方式取研究现状 ..喷注噪声理论研究 气动声学是以年成立声学对比理论为降生标记,他把线 性波动方程左边项代之以等效声源。认为正在低雷诺数下的喷注和高 雷诺数的简单喷注一样,都遵照类似原则,并据此成功预测了喷注噪声,指 出喷注辐射出的噪声声压均方值取喷注速度的八次方成比例。该理论将整个 工程大学硕士学位论文 流场分为近场和远场。近场为声源区,包罗声能量源、声和流动的彼此感化 声的散射、输运、衰减等,并假设所有的流动参数是已知的。远场为声的区域,假定该区域是平均静止的介质。的气动声学比 拟理论大大地简化了气动声学的物理模子,但其使用遭到空间假设的限 制。年,援用方式将理论推广到考虑静止固体 鸿沟的影响。年, 和用广义函数将的 成果扩展到考虑活动固体鸿沟影响的物体正在流体中的活动发声问题,这就是 .方程简称方程引。然而,方程和 方程均假设声源的介质是静止的。年,?采用 函数方式对平均活动介质下活动物体的发声问题进行了研究,获得遍及合用 的广义方程。这些典范的方程和保守的方程简称 .方程为现代气动声学的研究奠基了根本。 年..副操纵声学类例如式描述了低马赫数高温喷 注和冷喷注的各项同性湍流的噪声源,操纵相关喷注噪声应力张量 的四阶协方差取二阶协方差的平方关系,获得了单元体积内向远场辐射噪声 的声功率公式,同时他还对温度、密度变化对喷注辐射噪声的影响,以及掺 混噪声、声.流耦合效应等做了恰当考虑,操纵.理论对运流速度等于声速的环境予以会商,并得出结论:低马赫数高温喷注 时声功率取马赫数的六次方成比例,而不是凡是认为的八次方。理论成果取 其它研究人员的仿实和试验成果都吻合优良。 年..引操纵声学类例如式推导了取喷注流动标的目的成 的研究点的频谱特征,获得的方式和成果对于诊断喷注标的目的的频谱特征 有帮帮,对于大大都高速喷注来说最高声能量发生正在小于这一角度范畴。这 一方式取和方式以及大大都常规方式有所分歧。 现正在人们有了以下共识:大标准的湍流布局和微细布局的湍流是两种不 同的喷注噪声源。等人 】于年研究了大量的尝试数据后发觉,不 管喷注马赫数和喷注温度若何,远场的频谱都包含两种噪声:一种噪声接近正在其它文献中曾经能够表现。 正在文献“引中还研究了一种预测高速喷注内小标准湍流噪声的半经验 理论。这一理论操纵?湍流模子供给的流动消息,引入了三个经验, 这些经验是按照精确的尝试数据得来。对于的新方式,以前没有认 识到的是这一模子还可以或许用来预测小标准喷注噪声源的分布。比力了他 和推导的小标准喷注噪声预测成果和等人的试验成果, 对远场噪声也做了比力。需要留意的是以上引入的由低马赫数喷注推导出来 的经验正在高速喷注中仍然采用,没有做任何批改。对比成果显示,不管是远场噪声频谱仍是喷注标的目的上的噪声源分布,预测成果和测试成果吻合良 好,这证论的可行性。 指出,喷注中的大湍流布局辐射出的是马赫波,其辐射标的目的正在流 动下逛而且局限正在马赫锥之内。另一种声源是小标准湍流布局,其标的目的性较 弱,但它是马赫锥之外占从导的噪声源。 喷注噪声源分布的阐发和丈量都很坚苦,但正在之后的丈量成果取 和的声源强度分布预测成果吻合优良,这正在汗青上是第一次, 从而很好地证了然理论的合用性。 理论最环节之处正在于认为流体动力声源拟声源是预知的, 然后由分歧的方式别离获得流场解和声场解。该假设使得该理论正在现实问题 中获得了普遍且成功的使用。但需要指出的是方程并不是封锁的, 他将流场取声场报酬地分隔,这就无法阐发声场、流场若何彼此感化,声波 能量正在流体中若何发生及传送等根基声学问题。因而,流动声学的成长一方 面按照的根基思惟继续深切,另一方面其内涵及所研究的范畴也正在 不竭地扩大,从而激发了涡声理论的降生取成长。 涡声理论又称为理论,是因为年从根基方 程导出的。这一理论认为,正在方程的左端项中,涡项是独一的一项,即对于 低马赫数且等熵绝热的流体,涡是发生流体动力场取辐射声场的独一的源。工程大学硕士学位论文 正由于如斯,抽象地称涡为“流动的肌腱”、“流动的声音”。 理论是理论的成长,它取理论的配合点正在于,都是将方程 的左边表告竣达朗贝尔古典波动算子的形式,而将其它项合并到方程的左 但它们正在低马赫数下做展开的从项是分歧的。取理论比拟较,理论更素质地反映了流场中的发声机制,物理模子正在特定前提下也获得了极 大的简化,从而便利了对流动发声的理论研究取数值计较。 虽然曾经有了良多分歧的理论和分歧条理的近似手段,但目前湍流噪声 的理论研究还不是很成熟,仍然是基于声学类等到其改良方案,一 般研究成果也是量级估算和定性阐发,并且大大都研究对象都是基于像火箭 喷注或者飞机策动机喷注等的大喷口喷注,对于像小孔消声器这种小孔喷注 的研究则很少,因而这些理论和经验对小孔喷注噪声的研究只具有指点意 并不克不及间接拿来所用。马大猷及其研究团队是国表里少少处置喷注噪声量级估算理论研究 的学者代表,他们按照以及其它研究人员关于喷注噪声的理论研究 ,测验考试了;喷注噪声的理论和试验研究。按照大量的尝试数据和 八次方定律,通过归一化声功率谱级和量纲阐发,得出了垂曲于喷 注标的目的的声级经验公式引,这一公式合用于堵塞喷注及其以下较高速度的 喷注,当喷注速度较低时公式须做恰当批改。并且经验公式只合用于以空气 为介质的常温亚声速、堵塞喷注环境。当介质为其它可压缩流动介质、介质 温度较高和喷注速度从亚声速一曲到超声速时,此公式不再合用。 马大猷正在前面所得的根本上,又对以上问题做了大量研究工做。为 了将公式的使用范畴拓展到亚声速到超声速范畴,马大猷以超压喷注表里 的压力差为次要参数而不是的速度,缘由是速度以及湍流是超压 所发生的。压力定律能够推广到高压堵塞喷注,而速度定律则不克不及。正在堵塞 环境,需要留意的一个问题是当气室压力跨越背压.倍后即临界压力, 工程大学硕士学位论文以及由此发生的声波取喷口间反射成的正反馈感化,会发生湍流噪声中的附 加冲击噪声,后者常比湍流噪声高以上。不外,冲击噪声能够很容易 通过正在喷口做一些小改良予以消弭。消弭冲击噪声后,则喷注正在高压时的情 况取堵塞前的分歧只是喷注速度不再随气室压力添加,而喷注的密度则不竭 添加而己。通过量纲阐发以及尝试验证,获得对凹凸压通用的声压级公式, 通过尝试验证,马大猷证明这一公式取尝试完全吻合。 前面提到的压力公式只合用于冷空气喷注。因马赫数是相对于气室内的 声速而言取得关系的,可见该式用到一般喷注时须加一声速批改因子 。若喷注介质不是空气而是其它流动介质,则还要加上介质批改项。 通过以上批改,能够获得合用于任何气体介质,任何温度、压力下湍流喷注 。声压级预测公式啪。 上述预测公式只合用于单孔喷注。若是同时有多孔按等距离陈列,向同 一标的目的喷射,就要考虑它们之间的互相问题:不异标的目的的气流互相吸引, 有归并成单个喷注的趋向。各个喷注气流从孔口喷出后不会顿时受其它喷注 影响,但当颠末必然距离后逐步扩张,各小喷注就会取其它喷注汇合形 成大喷注,其面积等于小喷注的面积,但速度却降低良多。若是气流间的相 互感化不计,任何点的噪声就包罗小喷注噪声和大喷注噪声之和。 若是孑喷注之间的距离脚够大,使得即便各个喷注充实扩张也不克不及再 构成大喷注,则总声级就等于各个小孔喷注声级能量之和。按照马大猷的研 究,对于计权声级来说,当孔间距当前,各小喷注之后的汇 合喷注可忽略不计,此时孔群喷注的声级附加一项高频批改船。 当喷口间距不正在范畴内时,总声级除了各个零丁的小孔喷 注噪声级之外还要加上各小喷注汇合后的大喷注称为扩散喷注噪声级。 此时需要阐发大喷注的噪声级取喷注孔口曲径、孔数、压力比、孔间距等的 关系。 工程大学硕士学位论文 ..喷注噪声仿实研究 目前喷注噪声的仿实计较方式次要有间接法和基于声学类比的积分法。 正在间接法中,声波的发生、通过求解恰当的流体动力学方程来间接计较, 连系非稳态.方程、雷诺平均方程或、中的滤波函数求解。但曲 接法计较坚苦并且耗时吃力。声学类比积分法将声的发生和过程解耦, 答应将流动求解过程从声学阐发平分离出来,借帮于波动方程积分化能够预 测中、远声场。 操纵其成长的气动声学理论成功预测了喷注噪声,认为喷注辐 射出的噪声声压均方值取喷注速度的八次方成比例。从这时候起量纲阐发取 现实试验丈量一路,成为成功预测类似的喷注噪声的无效方式,而这种方式 不器具体领会等效声源的细节。对于简单的喷注,按照的理论曾经 衍生出几种半经验预测东西,例如数据库、等等他引。 对湍流噪声的无效仿实预测不只需要考虑喷注内声波的、通过壁面 向远场的,还要考虑声源的产朝气理。因为有良多种仿实方式,每种方 法都采用了某种简化,没有哪一种方式是全能的、最好的,由于模子的拔取 不只取决于模子能供给相关近场的消息类型,还取决于远场噪声用于阐发的 类型:需要的仅是声压级,仍是需要晓得喷注内发生什么样的噪声和发生噪 声的。 ..幢定义了一种“基尔霍夫面来跟尾近场声源取远场声场之 间的关系,图.、图.暗示雷诺数为、马赫数为.的间接数值模仿 成果。对近场模仿成果进行扩展以确定远离喷注的远场“基尔霍夫面的流 场。辐射到远场的噪声能够间接由这一平面上的非稳态流确定,也能够对平 面积分获得,还能够采用特殊的波动方程求解概况外的声场。间接数值模仿 成果取同样低雷诺数下的试验成果吻合优良。通过取其它更切近 现实的雷诺数动数据对比,虽然正在取喷注成的辐射噪声由大标准丁程大学硕士学位论文 漩涡布局发生是相瞄准确的,但正在取喷注成处的辐射噪声取雷诺数有 关。这是由于这一标的目的的辐射噪声是由依赖于雷诺数的小标准湍流布局发生 实线.数据点线.尝试数据实线.数据虚线.尝试数据 图.远场噪声指向性 图.远场声压谱级对比 以上成果是通过数值计较“基尔霍夫面”流动然后正在面上积分获得远场 噪声场。然而这种方式仅对近场相关消息影响下的远场噪声无效,正在“基尔 霍夫面上的脉动压力是所有声源影响的成果,所以这种方式不克不及给出所有 声源的消息。间接数值模仿可以或许较深切地研究湍流噪声源,但 是这种方式只能用正在低雷诺数环境,对于更现实的环境,也就是高雷诺数情 况必需对声源做出模仿。 现实上喷注噪声预测可以或许用非稳态/计较,可是涉及到高雷诺 数喷注流动的复杂性使得正在将来几年内都不太可能精确实现。可能的处理方 法是操纵快速的方式,如雷诺平均法为声源和声建模提 供数据。 操纵稳态流动计较获得声源模子的方式最早可逃溯到年,由 和等提出心引,这一方案大体可认为是模子而且由推广 到操纵基于七一占湍流模子的凡方式。和刚同样操纵基于工程大学硕士学位论文 一占湍流模子的求解器求解流体流动,为声源模子供给数据,然后求 解线性欧拉方程处理声问题。预测成果显示其成果取丈量成果有优良的 吻合度。可是,不管是、仍是其它类似的方式既没有益用 声学类比,也没有用像声学推导公式中那样的变量,和 操纵的是他们初次推导的新的声学模子,这一模子基于气动力学理论。 文献】中提到的预测成果更切近现实的缘由可能是这种新鲜的声学模 型比以往的愈加先辈。可是,和晗对这个模子和以往的模子做 了对比,他们发觉声学类比并不是发生差别的次要缘由,缘由次要是对湍流 声源的统计性描述差别。他们还发觉:只需对湍流有不异的统计描述方式, 取喷注垂曲处的噪声就有不异的预测成果。和以及其它研究 人员同时指出,相关方程对于预测成果至关主要。 文献提出一种包罗频次特征的单个喷注噪声模子。通过选用一种特 殊形式的描述湍流频谱的方程,成果取数据库吻合优良。这一成果表 明任何一种声学模子都需要考虑频次特征,出格是当需要考虑高频噪声的时 候。和指出,以上成果只是工程使用的起头,为进一步切近实 际,还需要无数据做为输入,并且还要考虑现实使用中的各类喷注外形。 以上描述中把喷注当做线声源,进一步的功能扩展需要做一般化假设。 以上提出的模子只合用于取喷注支流标的目的垂曲的流域以外声场的仿实模 拟,为进一步研究喷注噪声的声源特征,有需要把仿实模子进一步推广到任 意角度,还需要考虑流.声耦合问题噜。 气动声学范畴众所周之的现实是:次要的辐射噪声是来自于湍流中的大 标准布局,因而大涡模仿被用来计较比网格标准大的涡的辐射噪声, 而小于网格标准的涡的辐射环境用一种亚格子标准模子幢瓦拍。现有的研究 假设亚格子标准模子相对于大标准涡来说是较为次要的和可忽略的。到、马赫数从.到.的 和九针对雷诺数从 不怜悯况的喷注噪声做了间接模仿研究。他们发觉了分歧的进口前提他和亚 格子标准模子对辐射噪声场的影响。可是,这种算法对电脑机时和硬件的要工程大学硕士学位论文 求太高,而且找到躲藏正在大量流动机理中的实正的辐射噪声源是很坚苦的。 降低这种昂扬价格的可选方案是夹杂方式:将噪声发生和声波过程 分手。起首能够计较包罗非线性影响的可压缩流场,然后进行声学仿实计较。 被普遍使用的方式就是切确的持续性方程和?方程的 推导过程。浩繁学者使用这种方决了良多问题心引而且衍生出了方 程,后者也被使用来处理工程问题啪?捌。由于喷注中存正在较大的速度梯度, 这些影响隶属于左边项的一部门虽然他们属于声,良多学者 乜】都证了然只要一小部门声能辐射到远场而很大一部门都正在源项中 等人啪研究了/方式使用于马赫数是.、雷诺数别离是和的等温喷注。二者的近场成果都是较为切确的,但正在任何 远场不雅测点的成果都大于尝试成果。他们归因于进口流动附加力感化于 方式导致流动不不变。等人研究了马赫数.而雷诺数是的冷 喷注环境,操纵方式、个网格成功模仿出了远场喷注噪声。但 是,没能清晰察看到噪声辐射机理,这种方式的别的一种缺陷是积分面 必需细心选择。 ..研究了各类喷注的大涡模仿的环境,较低速度喷注时不 管是热态仍是冷态的喷注,对喷注前流动湍化程度都比力,跟着喷注马 赫数的增大,对喷注进口的度逐步降低。通过引入激波栅格,因为激波 取湍流的彼此感化而惹起的噪声添加能被很好地捕获,但量级不克不及表现 出来。 大涡模仿可以或许模仿出合理的低频噪声,可是等人哺证 明其高频噪声模仿得不敷好,取高频噪声相关的标准并且正在大涡模仿中 不克不及被求解出来,而现实上有需要模仿高频声源并针对其对远场声场的贡献 做出估量,所以当用方式求解湍流流动时,高频噪声的统计特征必需较 好的计较。若是用求解喷注噪声,所有的湍流噪声源必需全数计较, 所以不管是仍是,至多需要计较一部门对声源主要的湍流脉动并 确定其对远场声场的贡献量,这能够用声学类比实现。 工程大学硕士学位论文 ..喷注噪声尝试研究 北航的郑克扬等研究了喷注噪声机理及其工程计较方式,通过尝试研究 了声功率取喷注速度的关系:正在.时,方程和方程均取 试验成果相吻合,而正在.时,误差较大。按照试验成果推论,喷注噪 声声功率取速度的比例关系为六次方。同时做者还研究了喷注噪声的指向性 特征、频谱特征,并最终使用总结的理论研究了一种小孔、引射式消声器, 丈量成果表白降噪结果优良,能达到。郑克扬的试验安拆见图.姐引。 .阀门.稳压箱.总压探针.引射消声器.总压探针.支架.喷口 图.喷注噪声节制尝试设备简图 上世纪七十年代,南加利福尼亚大学的研究人员用一种复杂的尝试考 查了超声速射流的噪声问题。这一尝试特殊的地朴直在于:它的丈量对象不只 是声强和频次特征,还包罗喷注夹杂噪声源。这一尝试即便正在现正在来说也是 很复杂的,它要求用特殊的仪器和手艺。毫无疑问,晓得了喷注噪声的噪声 源及其,对于研究降低喷注噪声的方式和设备具有主要意义。 试验成果表白,声源强度正在喷注内的分布随丈量角度的变化而不尽不异 最大标的目的取喷注标的目的成.、.、角。全向传感器测得的及时声压 信号表白辐射到这两个标的目的的噪声完全分歧。喷注内声源的显著分歧以及声 源分布的差别使得等人阳猜测喷注内存正在两种分歧的声源,其、 频谱、及时特征都判然不同。 .?’于年对小喷注大喷注噪声的环境进行了尝试研 究,试验安插见图.。从喷管曲径为.,小喷管出口曲径为.,丁程大学硕 士学位论文 沿从喷管外侧周向等角度陈列,共八个。试验成果表白小喷注能无效大 漩涡布局的发生和相对应的噪声的辐射以及超声速喷注时发生的啸啼声,试 验安拆能正在最大辐射角上降低夹杂噪声 ,而现实策动机能降低噪声达 等人于年操纵四种尝试数据阐发喷注噪声源问题,这四种尝试数据为:单传声器远场噪声场数据、双传声器远场相关数据、远场传声器 信号、喷注噪声源分布数据等。所无数据都指向了一种结论:有两种截然不 同的喷注噪声源,即:微标准湍流声源、大标准湍流声源。 通过单传声器、双传声器远场数据可以或许阐发声场消息,成果清晰地表白 声场是由两种成分构成,这两种成分之间特征各别。认为,出于降低噪 声的目标,目前的噪声的方式和安拆都带有试验性质,因为喷注噪声从 要成分由大标准湍流惹起,正在将来的研究中有需要集中精神降低大标准湍流 噪声。 工程大学’开展了蒸汽排放系统减温减压器振动噪声特征研究, 堆集了一部门理论取尝试经验。其成立的尝试系统如图.。 图.尝试流程图 尝试系统由水泵、消声器、冷凝器、减温减压器、汽锅、实空泵、减温 水储水罐、冷凝泵、蒸汽管、冷却水管、减温水管等相关的丈量设备 构成。尝试成果表白,喷注发生噪声的峰值频次的理论计较值取丈量值很相 近,喷注噪声强度跟着压力的变化而响应改变。别的,因为蒸汽喷注噪声的 影响,冷凝水管道会因为声取布局的耦合而发生振动。冷凝器进出口冷却水 管测点振动大于冷凝器概况测点,并且冷凝器概况测点的加快度级正在低频 范畴内根基不随蒸汽压力的改变而变化;可是跟着蒸汽压力的增高,正在 .范畴内冷凝器概况测点的振动加快度级显著升高,添加了。 .课题次要研究内容 本文的次要研究工做是操纵理论方式推导孔群喷注噪声的声压级预 测公式,为验证这种理式的准确性,需要设想一种靠得住和精确的尝试方 案。别的,针对管道内受限喷注噪声的环境,操纵大涡模仿模块对 其进行了二维模仿。最初,基于以上理论、仿实和尝试的经验,进一步阐发 减温减压器的蒸汽喷注噪声特征。 所以,本文次要分为以下三部门:工程大学硕士学位论文 起首,正在消化接收前人喷注噪声理论的根本上,操纵理论方式推导大孔 间距喷注噪声预测公式和具有汇合噪声的孔群喷注噪声公式。操纵尝试方式 验证前人喷注噪声理论的准确性以及做者设想的喷注噪声尝试方式的精确 性,进而操纵尝试进一步验证做者推导的具有汇合喷注的孔群喷注噪声预测 公式的准确性; 然后,操纵理论取仿实方式阐发管道内受限喷注噪声的流动取声学特征; 最初,针对原有减温减压器进行布局改良设想并操纵进行流场 和压力场计较,基于以上理论、仿实取尝试成果,操纵尝试阐发具有喷注噪 声特征的改良型减温减压器内部声学特征,为验证孔群喷注噪声预测公式和 评价减温减压器的振动噪声机能供给根据。 工程大学硕士学位论文 第章孔群喷注噪声预测理论根本 .气动声学理论及喷注噪声计较方式 ..气动声学根基理论 世纪中叶,英国科学家瑞利颁发了集典范声学之大成的不朽名著 《声学道理》,该书总结了世纪以及前二三百年的大量声学研究, 开创了现代声学研究的先河。可是,当第二次世界大和竣事,世界遍及 注沉成长平易近航工业的时候,降低航空策动机喷流噪声成了一个火急需要处理 的课题,此时人们才猛然认识到过去对流体发声认识的全数堆集还不脚以处 理这些具有庞大现实意义的问题。曲到方程降生,这一场合排场才有所 改不雅。今天,方程已被为是研究气动噪声的根基方程。 无质量源项和外部力感化时,平衡介质中的声遵照下列守恒方程 此中.为质量守恒方程,.为近似的动量方程,.为前两式消掉动量密度项矶后的成果。式中是密度,是标的目的的速度,口。是平均 介质中的声速。别的,正在肆意的、没有外力感化的持续介质中的切确动量方 式中,岛为可压缩应力张量,代表标的目的的力感化正在,标的目的上单元概况积法线上的分量。式.来自于必然假设根本之上的定性阐发。别的,它还可 以从更遍及的欧拉形式的动量方程和乘上倍数的持续方程得来。进而,肆意 流体活动的方程能够从头写为静止均质介质中声波的节制方程 式中乃矶岛,,称为应力张量。方程~即为气动声学根基节制方程。 这里需沉申,湍流流动对噪声的运流感化以及流动中声速的变化都曾经 正在.一.式中通过等效应力表现出来了。对于静止平均大气中的气 流,应力张量瓦正在流动之外该当可忽略,这是由于速度包含了声所特有的 细小活动,而且正在瓦中是二次的。岛中的粘性应力张量以及热传导感化都很 微弱现实上考虑粘性和热传导感化时的方程求解曾被实现过,结 果表白因为粘性和热传导的影响,声有必然的衰减,可是衰减很小,凡是可 以忽略。正在流动之外,密度变化从命.一.,同时因为流动内部的 应力感化导致的密度脉动以声的形式传去。 若是忽略,中的粘性应力张量,则低马赫数、流动流体和空气存正在 温差时将会存正在加热或冷却过程,:,大约等于岛.,,取马赫数的平方存正在 有必然比例的误差。这是因为这种环境下的密度变化随变化,而压力脉 动取密度脉动之比取罐的误差也随变化。最初等效应力场的近似成果也 丁程大学硕士学位论文 能够从一起头对活动方程的简化获得,可是不克不及获得次要的四极子声 低强度的声源和偶极子声场可能被忽略掉,而这些低强度的声源可能对声辐射的贡献较大啪。 通过度析证明订,辐射噪声的应力场好像三个四极子声场,即,、 ,、五。可是从底子上来看,整个声场可看做一个单元体积强度为应力张量 瓦的四极子声场。将其划分为三个标的目的的四极子声场只不外是便利将四极子 声场进行愈加简单的阐发。起首,应力张量,中的九个分量其强度为标量,、 标的目的别离为和,。这使得应力张量分为三个纵向四极子如互.和三个横 向四极子如瓦。其次,若是只用到从轴上的应力分量,则矩阵对角线两 侧的分量为零,只剩下纵向四极子分量。再次,也是对喷注噪声最主要的一 点,对应力张量,阐发后可获得三个互相正交的四极子每一个强度都为 /和一个横向的四极子。三个纵向四极子分析起来正在应力场外构成 强度为锈 /的声源。若是声源的单元体积声源强度为丁,发生的密度场 为,那么单元体积内强度为丁的四极子其轴向标的目的发生的密度场为 /研,所以三个纵向四极子发生的总的场为。但正在应力场之 /,这是单元体积内分布声源为/的密度场。所 以因为应力张量,,声场可分为由等效脉动压力发生的声场强度为 /?/的声场其应力场为//一/和一个脉动剪 切应力发生的声场,后者是由非轴向的脉动雷诺剪切应力和粘性应力发生 四极子可以或许分析起来构成一个声源的特征并不取以下道理相:四极子声源辐射正在波长较大时比等效的声源辐射效率低。 当介质无限大,对于持续分布的应力张量强度为,的声场的表达式也可 写出如下: ~去去亿卜掣南从数学上.式能够从.式颠末使用两次散度推导而来。 对于远离四极子辐射声场的点,也就是比典型波长的万叫倍的距离还 程大学硕士学位论文 远的点,用乃暗示的密度差为 ~一去群:因为省略了高阶小量,这个式子可以或许给出辐射声功率和声的指向性分布 的较为切确的成果。式.是的次要理论之一。 假设应力张量瓦不是空间分布函数而且能被八级场代替,则如 果可以或许解出流场中/西幅值的阶次,那么就能够求声场的解。 现实上粘性应力对应力张量的贡献是很小的。现实上正在大大都 流动中大的动量通量远跨越粘性应力。 正在相对流场尺寸大得多的距离之外,若是声源正在研究范畴之内,而 且没忽略掉包含卅的任何一项,能够把.式中的五一咒替代为薯,获得 以动发生的声场的简单形式: 可是对于大流量的流动来说,而一替代为墨对于远场点的成果可能不精确,而这些点对于尝试丈量倒是很便利的。 为了获得流动惹起的声场辐射声功率,须对声强正在相对于流场很大的尺 度为半径的球面上做积分,也就是说,球面半径脚够大使.式可以或许用 来暗示声场的密度变化。 正在高雷诺数流动环境下,流场是充实湍流场,声场的物理量也是很紊乱 的。所以没有需要专注于研究任何频次的幅值问题,也没有需要研究带宽内 的幅值,不管这个带宽有多窄。这是由于频次是肆意和不持续的,脉动物理 量没有频谱密度,因此只能以这种体例付与意义。 由于由.式定义的辐射声场的密度脉动一风是时间的函数,其正在 任何一点关于时间的平均值都为零,平均密度为,因此方差盯,就 是正在某一点式的均方值。声强,?,,可暗示为 丁程大学硕十学位论文 凇,~而肛哞高产 上式中的平均值,也就是协方差,可操纵湍流中的热线手艺获得。下面会商声场的总辐射声功率,这能够通过对简化的描述最终声场的 式正在大的球面上做其均方的积分获得。分数而,认为/可以或许等闲地 正在球面上做积分,除非,.,,,成对地相等,否则其值等于零。当两对 不相等时下式中的系数为/,当两对相等时系数为/: 方程~?和应力张量:,都是严酷的,未做任何近似。通过声学类比,把一般波动方程中没有的左边项认定为 声源,这个声源只正在湍流中存正在,正在其四周则是平均介质。如许,方程组的 工程大学硕士学位论文式中已为瓦正在,.标的目的的分量,这个式子正在远场也是近似的。但从这个式子还 不克不及对所发生的声压做定量预测,由于流体中的湍流仍是未知数。 采纳了独一可能的方式,做量纲阐发。气流中的典型标准是喷口曲径,因 此时间标量应为气流颠末的时间/。正在低速度时,比所发出的声波波 长小得多,声源区就被认为是紧凑的,式.中的时间延迟能够忽略不 计。正在应力张量瓦中最次要的项是,假设取喷注速度成比例是合理 的,此取‖成比例。正在上式中,/比例于叫,乙比例于, 比例于,所以声压的无效值为 湍流喷注所发出的总声功率取声强/岛%成反比,因而喷注噪声声功率可写做 式中为,正在各类环境下取值分歧,其平均值为一。气动声学理论颁发之后,分歧的学者别离针对这一理论进行了 改良以阐发分歧的气动声学问题。 年合做提出了一种计较远场气动噪声的理论方式,其节制方程由流体力学的根基节制方程导出来,而且考虑节制面正在流体中的影响,其节制方程如下 此中乃,乃为应力张量,日厂为函数,为流体沿标的目的的分量,%是流体沿节制面外法线标的目的的分量,为节制面沿薯标的目的的活动速度,% 是节制面的外法线标的目的。对于的节制方程使用空间格林函数能够得 到既有面积分又有体积分的积分方程。面积分代表了节制面以内的单极子、 偶极子、四极子源的感化,体积分代表节制面以外的四极子源的感化。哈尔

尝试室噪声,粉红噪声孔群喷注噪声理论取尝试研究(可编纂),无限注理论,白噪声,尝试理论,尝试取理论的关系,高斯白噪声,噪声尺度,高斯噪声,弦理论 尝试,

(责任编辑:admin)