基于Lighthill方程的球阀气体内漏喷流声场数值模拟

建立考虑喷流扰动速度影响的Lighthill气动力声学方程.采用二阶加权平均中心差分隐格式方法,对不同内漏间隙下球阀气体内漏喷流声场进行了数值模拟.数值模拟结果表明,球阀内漏喷流流动伴随喷流噪声的产生.对于球阀结构,在发生内漏时存在二次截流,二次截流点为喷流噪声强度最高的位置.球阀通孔与阀体通道形成的过流空间是喷流噪声最强的区域.球阀下游流道喷流噪声强度要高于上游.模拟结果为球阀内漏声学检测提供了依据.     

闸阀气体内漏喷流声场的数值模拟

以Lighthill气动声学方程为基础,采用时域差分方法,对不同开度下的闸阀气体内漏喷流声场进行了数值模拟.数值模拟结果表明,内漏喷流噪声在气流喷柱扰动和闸阀内壁反射的影响下,具有很强的方向性,下游声场强度要比上游大15～30 dB,在扩压腔产生最大声强.模拟结果为阀门内漏的声学检测提供了依据.     

气体管道泄漏声源产生机理仿真研究

以Lighthill气动声学方程为基础,采用时域差分方法,对不同泄漏孔直径的管道气体泄漏声场进行了数值模拟。数值模拟结果表明,在泄漏孔处,泄漏孔直径、内压对声强影响成线性关系。模拟结果为管道气体泄漏的声发射检测提供依据。     

天然气管道球阀内漏发声机理及检测试验

球阀作为高压天然气输送管道的主要设备,其内漏时的喷流气体会产生声发射信号,通过研究该声发射信号特征规律将有助于阀门内漏流量量化检测。针对这一问题,进行了天然气输送管道球阀内漏发声机理和检测试验研究,分析了阀门内漏声发射现象产生的机理和内漏流量检测评价方法。在此基础上,应用声发射检测系统对3种不同尺寸内漏球阀进行了检测试验,通过试验分析了球阀在不同内漏流量下的声发射信号频谱特征分布规律,并采用小波包分析方法进行信号特征参数(信息熵、均方根、频域峰值)提取。拟合特征参数与内漏流量关系曲线,采用R~2(确定系数)指标对曲线拟合程度进行评价,评价结果表明,采用均方根值(root mean square,简称RMS)的曲线拟合程度最高(R2为0.979),可以用于天然气输送管道球阀内漏流量的量化检测。     

空调器室外机流场和噪声特性

针对分体空调室外机空气侧流场和声场的特点,采用计算流体动力学(CFD)的方法对该系统的气体流动进行数值模拟。详细分析了轴流风扇流道内部和出口的速度分布,并利用激光微粒图像测速(PIV)手段,验证数值模拟结果,模拟结果与PIV测量值吻合较好。在CFD数值模拟的基础上,运用Lowson模型预估系统的离散频率噪声,预估值与测量值吻合较好。CFD技术能够有效地分析室外机空气侧流场特性,并为进行气动声学分析提供依据。     

汽车门密封处的气动噪声研究

使用数值模拟方法对汽车门密封处的气动噪声进行了模拟,在得到流场的基础上,应用FW-H声学类比方程分析了由流动诱发的气动噪声.通过数值模拟观察到了涡结构的脱体及门密封处腔体内部的自激振荡过程,并针对其中一个自激振荡循环做了说明与分析.得出了由流动诱发噪声的声压-频率曲线,发现采用流速30m/s时,汽车门密封处流动噪声声压级在70db以下;频率在2000Hz以内的峰值为349Hz及其高次谐波噪声,2000Hz以上出现了非349.65Hz倍频的峰值,体现了伴流模式诱发声场的复杂性.     

挖掘机消声器设计与声场流场分析

根据某挖掘机提供的发动机参数计算了发动机排气噪声基频,设计出一种阻抗复合消声器,并运用数值分析的方法对消声器的声场与流场进行了分析;对消声器建立了数值仿真模型,用声学有限元方法对其内部声场进行了仿真,分析了该消声器内部的声压分布特性和传递损失曲线;再采用计算流体动力学(CFD)方法对内部气体的流动特性进行了仿真分析,仿真计算得到消声器的入口与出口的压力损失。该仿真分析表明设计的消声器不仅具有良好的消声效果,而且还能满足压力损失要求。数值分析方法较为准确的模拟了消声器的性能,为消声器设计提供了参考依据。     

发动机进气歧管的气动噪声预测方法研究

为更加准确预测发动机进气噪声,发展了采用瞬态边界计算进气歧管流场的方法,并联合声学软件进行声场预测。从一维仿真模型获得可靠的压力和速度边界用于流场计算;采用大涡模拟(LES)和分离涡模拟(DES)两种求解算法模拟歧管内的流场;通过声学有限元方法计算进气口辐射的气动噪声。LES和DES两种方法的流场结果对比表明,DES结果与LES非常接近,同时耗时更少;声场结果与实验结果吻合较好,证明了本文预测方法的准确性;模拟结果和压力边界频谱图的对比分析使空滤器和进气歧管设计更具针对性。     

调节型球阀流量特性的数值分析与实验研究

论文针对自行设计的调节型球阀,通过安装配流盘使其具有特殊流量特性,采用RNG k-ε湍流模型和非结构化网格有限体积方法,在不同开度下,对阀内三维流动进行数值模拟;利用数值优化设计得到的调节型球阀模型,在自行建造的专用实验台中进行了实验研究。数值分析和实验研究所获得的阀门调节杼胜曲线的对比结果表明,基于三维CFD数值模拟技术进行控制阀的研发十分有效,该文所得到的调节型球阀具有与初始设计目标非常一致的流量特性。     

应用Fluent矿用汽车消声器内部流场和声场分析

矿用汽车发动机功率大、排气流量大、排气温度高等特点,对消声器设计提出较高要求,对其内部流场和声场进行分具有重要意义。针对排气消声器空气动力性能进行研究,并结合压力场分析,讨论流场和声场对消声性能影响。基于Fluent对隔板位置不同的四种消声器模型在同种工况下进行三维流场数值模拟分析,可知隔板位置对消声器压力损失影响不大,并结合压力损失理论计算验证数值模拟的可靠性。搭建实验台架,通过管道实验法进行实验,用测试数据对比验证模拟方法的可行性,分析结果可知:消声器的消声量与其内部气体流速呈现负相关,随其减小强度有增大的趋势,进出口压力损失则与气流速度的平方成正比;利用声学分析,探讨消声器隔板位置对消声性能产生的影响,发现其影响有限;为实际设计生产提供参考。     

发动机冷却风扇总成气动噪声数值预测

以发动机冷却风扇总成为研究对象,采用CFD和CAA分步耦合方法进行气动噪声预测。考虑风架对流场的影响,通过大涡模拟(LES)进行瞬态计算捕获风扇表面压力脉动。考虑风架护风圈对声传播的影响,建立声学边界元模型(BEM),对冷却风扇总成气动噪声进行三维声场预测与声压频谱分析。最后进行噪声试验,结果表明发动机冷却风扇总成气动噪声数值预测准确,可为低噪声设计提供参考。     

基于CFD/CA的离心泵流动诱导噪声数值预测

基于Lightill声类比理论,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)和计算声学(Computational acoustics, CA)相结合的算法对离心泵内部声场进行求解。基于SST k-ω湍流模型封闭雷诺时均方程,对离心泵内流场进行三维非定常计算。在流场计算的基础上采用边界元法对叶片偶极子源和蜗壳偶极子源的辐射声场进行求解,研究了蜗壳振动对声压级分布的影响,并搭建试验台对所提出的算法进行验证。结果表明,叶频及其倍频是流动诱导噪声的主要频率,隔舌附近监测点的压力脉动强度最大;声振耦合作用对声压级分布的影响不可忽略,模态振型所在的频率(580 Hz)下声振耦合作用的影响较大;泵出口场点的声压级比进口大,且均在叶频处最大,效率最高的工况点声压级最小;声场模拟和试验结果在趋势上基本吻合,最大相差3.1%,肯定了所提数值算法的预测作用,可为离心泵低噪声优化设计提供参考。     

不同叶片翼型可逆转地铁轴流通风机的数值模拟

采用CFD和CAA方法对可逆转轴流风机进行三维流场和声场数值模拟,分析了3种叶片翼型对风机性能和噪声的影响,根据数值模拟结果及分析得出结论.     

不同叶片翼型可逆转地铁轴流通风机的数值模拟

采用CFD和CAA方法对可逆转轴流风机进行三维流场和声场数值模拟,分析了3种叶片翼型对风机性能和噪声的影响,根据数值模拟结果及分析得出结论。     

轴流风机气动性能与气动噪声的模拟和实验研究

本文对某改进前后的弯掠叶片轴流风机进行了气动和噪声性能的实验和数值模拟。气动计算采用了定常转动坐标系结合SIMPLEC算法和标准k-e湍流模型,获得风机静压和叶片尾涡特征宽度分布,采用Fukano噪声简化模型获得测量点线性声压级;气动噪声模拟采用非定常滑移网格方法,利用FW-H声压模型获得声学接收点处的噪声频谱。结果显示,气动性能计算与实验较符合,噪声结果有偏差。     

辐射声场无反射边界模拟方法的数值分析

边界条件是声学计算的重要问题,声学计算中常用无反射边界模拟自由声场。目前无反射边界主要的模拟方法有辐射边界法、特性声阻抗法与PML法。研究无反射边界的声学数值计算,总结了三种无反射边界的理论基础,以平面波入射的自由声场为算例,对三种边界的吸声能力与应用等问题进行了分析和总结,论证了对于入射角度较大的问题,PML法具有最好的无反射能力,辐射边界法与特性声阻抗法则会产生较大的误差。     

轴流式通风机离散噪声的大涡模拟研究

采用计算流体动力学(CFD)和计算声学(CAA)相结合的方法,对轴流式通风机的离散噪声进行了数值模拟。在定常流动数值计算的基础上,利用宽频声源模型确定了轴流风机主要气动噪声源的位置;采用大涡模拟(LES)方法结合FW-H声学模型,模拟了轴流风机的离散噪声分布。研究结果可为低噪声轴流风机参数优化和结构设计提供参考。     

阀门流场的数值模拟及流噪声的实验研究

采用非结构、非交错网格的有限体积法求解用二方程模型封闭的雷诺平均N S方程组 ,对水管路系统中 3种常见阀门的三维分离流动进行数值模拟。模拟结果表明 ,随着蝶阀、闸阀和球阀开度的减小 ,流体在蝶阀背面、球阀阀门内外分别形成两个方向相反的漩涡 ,闸阀的漩涡出现在挡板与管道的壁角处 ,并且漩涡在阀门下游逐渐消失。同时实验表明 ,阀门下游的流噪声大于阀门上游的流噪声 ,涡声是阀门噪声的主要来源     

高压消声降噪球阀研究

针对流体流经球阀时的具体工况,研究产生噪声和振动的声学原理,对球阀的结构提出改进,有效降低高压球阀启闭时的噪声和振动。     

基于计算流体力学计算结果的穿孔管消声器声学性能研究

为了准确研究温度与气体流动对某轿车穿孔管消声器声学性能的影响,建立消声器的结构模型与内部流体域模型,并分别划分流体域的计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)网格与声学有限元网格。利用Fluent软件对消声器内部的温度场与气流速度场进行仿真计算。通过网格映射的方法,将CFD网格上温度、气流速度等数据转移到声学网格中,以CFD计算结果作为声场分析的边界条件,应用声学软件LMS Virtual.Lab Acoustics对消声器内部声场进行数值模拟,得到传递损失曲线。研究结果表明,介质温度升高使传递损失曲线向高频方向移动;存在气体流动时传递损失曲线向低频方向移动,传递损失也有所增加,尤其是在20~200 Hz的低频段内变化较为明显,但总体来看变化幅度不大。