南京大学学报(自然科学版) ›› 2015, Vol. 51 ›› Issue (7): 96.
刘永伟1,2*,商德江1,2,李琪1,2,尚大晶1,2,唐锐1,2,张超1,2,肖妍1,2,芦雪松1,2
LiuYongwei1,2*, ShangDejiang1,2, LiQi1,2, ShangDajing1,2,TangRui1,2,ZhangChao1,2,XiaoYan1,2,LuXuesong
摘要: 水下射流噪声所引起的安全性日益受到重视。基于大涡模拟和莱特希尔声类比方程相结合的方法,对一圆形喷嘴的射流噪声开展了数值仿真。采用有限元软件(ANSYS)建立喷嘴和流体的计算模型,利用ANSYS中的Fluent软件进行流场计算,得到随时间变化的射流流场特性,然后对其进行傅利叶分析,导入至ACTRAN软件进行声学计算。经分析发现:射流辐射噪声主要发生在距离喷嘴8~10D(D为喷嘴横截面的最大尺度)的过渡区;而且射流所辐射噪声的指向性是四极子的。基于混响法的原理,建立了一套水下射流噪声测量系统。开展了射流源为重力式水箱的射流噪声试验。经研究发现:水下射流噪声辐射声功率总声级与来流速度的8次方成正比。对于同一类型的喷嘴,射流噪声总声级只取决于射流源的压力,而与喷嘴的截面积无关。试验研究结果与仿真结果吻合较好!研究结果对于指导水下射流结构低噪声设计有较为重要的参考价值。
[1] Ruprecht A, Helmrich T, Aschenbrennert, et al. Simulation of pressure surge in a hydro power plant caused by an elbow draft tube. In: IAHR WG 1 symposium. The behavior of hydraulic machinery under steady oscillatory conditions. Trondheim: 2001: 1-10 [2] Bensow R. E, et al. Large eddy simulation of the viscous flow around submarine hulls. In: 25th symposium on naval hydrodynamics. Canada: 2004: 261-276 [3] 张涛,朱晓军,彭飞等. 近壁面处理对湍流数值计算的影响分析. 海军工程大学学报, 2013, 25(06): 104-108 [4] Stanley,S. A., Sarkar, S. & Mellado, J. P. A study of the flow-field evolution and mixing in a planar turbulent jet using direct numerical simulation. J. Fluid Mech., 2002, 450: 377-407 [5] 范全林,王希麟,张会强等. 圆湍射流拟序结构研究进展. 力学进展, 2002, 02(5): 109-118 [6] Niklas Andersson,lars-erikisson,Lars Davidson. A study of Mach 0.75 jets and their radiated sound using large-eddy simulation. In: 10th AIAA/CEAS Aeroacoustics conference. Manchester: 2004: 1-24 [7] Li X D, Gao J H. Prediction and understanding of three dimensional screech phenomenon from a circular nozzle. In: 13th AIAA/CEAS Aeroacoustics conference. Rome: 2007: 1-19 [8] Groschel E, Renze P, Schroder W, et al. Towards Noise Reduction of Coaxial Jets. In: 13th AIAA/CEAS Aeroacoustics conference. Rome: 2007: 1-18 [9] 王兴,郑刘,周月荣等. 不同喷嘴射流流场结构及噪声. 推进技术, 2011, 32(3): 365-369 [10] 杨洪涛,王从东,张东速等. 高压水射流反射声信号特征值提取方法的研究. 中国机械工程, 2010, 21(20): 2434-2467 [11] 禹言芳,李春晓,孟辉波等. 不同形状喷嘴的射流流动与卷吸特性. 过程工程学报, 2014, 14(4): 549-555 [12] 汤冰,朱旻明,刘明侯. 声激励对圆射流流场结构控制的大涡模拟. 中国科学技术大学学报, 2015, 45(2): 159-167 [13] Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations (I): The basic experiment. Monthly Weather Review, 1963, 91(3): 99-165 [14] Lighthill, M.J. On sound generated aerodynamically. Ⅱ. Turbulence as a source of sound. Proc.Roy.Soc., 1954, 1148: 1-32 [15] Goldstein. 气动声学. 闫再友译. 北京: 国防工业出版社, 2014, 78. [16] 郝宗睿,王乐勤,周忠海. 喷射流场及其辐射声场数值模拟. 哈尔滨工程大学学报,2012, 33(8): 966-971 [17] 尚大晶,李琪,商德江等. 水下声源辐射声功率测量实验研究. 哈尔滨工程大学学报, 2010, 31(7): 938-944 [18] 朱万方. 基于柱塞泵动力源的水射流噪声特性研究. 硕士学位论文. 武汉:华中科技大学, 2012 |
No related articles found! |
|