船舶排氣系統(tǒng)的性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、船舶排氣系統(tǒng)直接影響到全船的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，船舶噪聲不僅影響船上人員的健康,而且還會(huì)引起船上設(shè)備疲勞損壞，并且降低船舶的使用年限。船舶的主要輻射聲源是主機(jī)噪聲，主機(jī)的最大噪聲源來(lái)自排氣噪聲，當(dāng)前采取的主要措施是在排氣系統(tǒng)中安裝消聲器來(lái)控制排氣噪聲。在排氣系統(tǒng)中安裝消聲器，會(huì)使系統(tǒng)壓力損失增大，造成柴油機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的下降。因此，對(duì)排氣系統(tǒng)聲學(xué)性能與氣體動(dòng)力性能研究就非常重要。早期的船舶消聲器研究主要靠實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)公式相結(jié)合，設(shè)計(jì)

2、周期長(zhǎng)成本高，并且傳統(tǒng)的一維平面波理論以及用傳遞矩陣的算法具有較大誤差。隨著計(jì)算科學(xué)的發(fā)展，運(yùn)用專(zhuān)業(yè)軟件對(duì)消聲器進(jìn)行三維數(shù)值計(jì)算具有良好的優(yōu)勢(shì)，是排氣系統(tǒng)分析以及消聲器結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可靠方法。
　　本文在詳細(xì)研究氣動(dòng)噪聲的聲學(xué)理論和流體動(dòng)力學(xué)的前提下，以某實(shí)船主機(jī)排氣系統(tǒng)為研究對(duì)象，分別建立了聲學(xué)和流場(chǎng)有限元計(jì)算模型，應(yīng)用聲學(xué)分析軟件LMS Virtual.Lab及計(jì)算流體力學(xué)軟件 FLUENT仿真計(jì)算了傳遞損失和壓力損失，得到了其消

3、聲器聲壓分布、壓力和流速分布情況。分別對(duì)排氣系統(tǒng)的排氣出口噪聲和壓力損失進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果相對(duì)一致，證明了數(shù)值計(jì)算的有效性，并且對(duì)原排氣系統(tǒng)的消聲特性和空氣動(dòng)力性能進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，傳遞損失曲線看出在大部分頻率消聲效果不理想，對(duì)原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理處提出切實(shí)的三種改進(jìn)方案，對(duì)改進(jìn)后的消聲器進(jìn)行模擬仿真，結(jié)果表明改進(jìn)后的消聲器在較寬頻帶的消聲效果有所改善，并且排氣系統(tǒng)壓力損失在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，為船舶排氣系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)提供了重要