射流氣動(dòng)聲場宏觀與微觀方法的研究及其應(yīng)用.pdf

1、射流氣動(dòng)噪聲問題引起了越來越多的關(guān)注，本文從宏觀與微觀角度出發(fā)，分別用FEM、FVM、LBM、MDM和諧振子方法等研究射流氣動(dòng)聲場問題，并作了某些研究探索。
　　對于貫流風(fēng)機(jī)非軸對稱射流組成的受限空間旋轉(zhuǎn)射流氣動(dòng)聲場，本文用宏觀傳統(tǒng)的氣動(dòng)聲學(xué)計(jì)算方法，研究了它的旋轉(zhuǎn)射流特性及其房間流場的氣流組織，數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)測量了因流動(dòng)致聲的有關(guān)對應(yīng)監(jiān)測特征點(diǎn)的靜壓頻譜及功率譜密度分布。
　　對于軸對稱管道旋轉(zhuǎn)射流流動(dòng)，采用定?！嵌ǔ！?/p>

2、LES的大渦模擬方案，研究了旋轉(zhuǎn)射流特性、壓力頻譜與聲壓及其聲傳播問題。動(dòng)葉的卡門渦和葉頂泄漏渦，以及葉片前緣產(chǎn)生的近壁葉道渦是動(dòng)葉組特色渦。渦聲的源頭位于前緣和尾緣。流場外側(cè)的湍流粘性和有效粘性均大于中部，加劇了聲音耗散，聲壓的幅射重點(diǎn)指向軸線四周。
　　對于軸對稱圓射流運(yùn)動(dòng)，本文用有限元方法構(gòu)造了三維圓噴嘴模型。在射流出口設(shè)置空氣的阻抗邊界條件，用Skyline求解方法，對三種高雷諾數(shù)流動(dòng)和兩種低雷諾數(shù)流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值分析，用以描

3、述流場對應(yīng)的聲模態(tài)和對應(yīng)頻域的聲場信息。圓射流的聲壓是以聲阻抗率為特性的傳播，呈現(xiàn)測量的退相干性。射流的聲模態(tài)與管嘴的結(jié)構(gòu)模態(tài)在大雷諾數(shù)下的高頻率段重疊交叉，耦合作用不明顯。大雷諾數(shù)下的聲壓指向性呈弱的非軸對稱結(jié)構(gòu)，而小雷諾數(shù)高馬赫數(shù)的聲壓指向在近場是球形的。在高頻部分的下游傳遞出錐狀逆波，破壞了軸線兩側(cè)的波陣面，尤其是在上游軸線周側(cè)。
　　本文用介觀方法對射流氣動(dòng)聲場作了LBM編程計(jì)算。建立了C語言計(jì)算平臺(tái)，其相對量值分析易達(dá)到

4、10-9以上的時(shí)空精度，D2G9模型較適合展開聲場計(jì)算，小周期的速度干擾聲壓計(jì)算與文獻(xiàn)結(jié)果對比較好。
　　采用分子動(dòng)力學(xué)的Andresen柔性約束機(jī)制，對射流流場這一特定的巨正則系統(tǒng)進(jìn)行了二維微尺度分子運(yùn)動(dòng)仿真研究，各處都表現(xiàn)出湍流的性質(zhì)，速度脈動(dòng)呈隨機(jī)特性。Lagrange密度可以方便的以當(dāng)?shù)孛芏群蛪簭?qiáng)進(jìn)行計(jì)算，密度的時(shí)間變化近似有二周期特點(diǎn)。與壁面相互作用強(qiáng)烈產(chǎn)生較大的聲壓，壁面的隨機(jī)碰撞是一種有效的控制方法。
　　本文

5、又提出了三勢流組合成的復(fù)合勢流模型，獲得了各種聲壓分布。在點(diǎn)源內(nèi)部，諧振子作用下的絕對值相比經(jīng)典情況值較大，中間經(jīng)歷一個(gè)虛數(shù)“真空帶”。雙偶極子的內(nèi)部聲壓類似于雙帽子分布。勢流作用下的射流聲場，聲壓在近管口的軸線四周有很強(qiáng)的指向，而管徑較大時(shí)，整個(gè)趨勢和示值與文獻(xiàn)計(jì)算較符合。
　　本文的研究結(jié)果和某些探索，為進(jìn)一步的聲學(xué)微觀機(jī)理研究做了一定鋪墊。并為在分子和量子水平上研究宏觀氣動(dòng)聲場問題，提供了進(jìn)一步的研究基礎(chǔ)和可能的應(yīng)用技術(shù)支持