气囊式水消声器性能仿真与实验研究

论文摘要

海水管路系统流体压力脉动及其引起的流体噪声对环境有不良影响,同时也会降低管路系统工作的可靠性。在管路系统中安装水消声器是衰减流体压力脉动和噪声的方法中应用最广泛的一种方法。虽然气囊式水消声器有体积和阻力损失小、消声效果好的特点,但是在有些对外形尺寸要求苛刻的应用场合,其结构尺寸还是会成为制约其应用的主要因素。本文通过仿真计算和模型实验,研究、讨论了几种外形体积逐步减小的气囊式水消声器的声学性能与流体动力性能。全文主要工作包括基于声固耦合理论(ANSYS)仿真计算、研究了消声器的传递损失,采用有限体积法(FLUENT)计算、分析了消声器的阻力损失,并在模拟实验台上进行了消声器声学性能与流体动力性能的实验研究。通过对仿真计算及实验结果的分析,总结、分析了消声器气腔长度、气囊充气压力和管路系统工作压力等因素对消声器声学性能及流体动力性能的影响规律,得到了一些有参考价值的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 水管路系统噪声概述
• 1.3 消声器性能研究方法及现状
• 1.3.1 消声器声学性能的研究方法及现状
• 1.3.2 消声器流体动力特性的研究方法及现状
• 1.3.3 消声器实验技术研究
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 声场分析的基本理论和方法
• 2.1 理想流体介质中声场的基本规律
• 2.1.1 理想流体媒质的三个基本方程
• 2.1.2 小振幅声波的三维波动方程
• 2.2 声学有限元基本理论
• 2.2.1 声波方程的离散
• 2.2.2 声结构耦合分析的有限元法
• 2.3 本章小结
• 第3章 气囊式水消声器声学性能仿真分析
• 3.1 消声器的分类
• 3.2 消声器性能要求
• 3.3 消声器声学性能的评价
• 3.3.1 插入损失
• 3.3.2 传递损失
• 3.3.3 末端降噪量
• 3.4 消声器传递损失的计算方法
• 3.5 水消声器声学性能仿真计算及结果分析
• 3.5.1 气囊式水消声器结构及其特性
• 3.5.2 水消声器传递损失计算
• 3.5.3 传递损失仿真计算结果
• 3.5.4 计算结果分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 气囊式水消声器流体动力性能仿真分析
• 4.1 水消声器阻力损失产生机理及评价
• 4.1.1 摩擦阻力损失
• 4.1.2 局部阻力损失
• 4.2 流动模型
• 4.2.1 控制方程和湍流模型
• 4.2.2 水消声器简化模型
• 4.2.3 边界条件
• 4.2.4 离散和求解方法
• 4.3 水消声器阻力损失仿真结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 气囊式水消声器性能实验研究
• 5.1 消声器实验台架简介
• 5.2 消声器声学性能实验结果
• 5.2.1 消声器末端降噪量
• 5.2.2 消声器插入损失
• 5.2.3 声学实验结果分析
• 5.3 消声器阻力损失测量结果及分析
• 5.4 气囊式水消声器性能实验与理论比较
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢