通风空调风管三通气动噪声数值模拟及降噪方案
发布时间：2021-10-09 18:31
《中国环境噪声污染防治报告（2018）》[1]指出环境噪声投诉占环境总投诉的56.4%。环境噪声中建筑噪声投诉总占比高达46.1%,而建筑环境投诉中28.6%为通风空调系统引起的。随着人们对居住环境的要求越来越高,空调噪声的治理问题迫切需要得到解决。空调系统的噪声包括了机组设备噪声和通风系统噪声,随着新技术的发展和应用,压缩机、冷却塔等通风空调系统的设备噪声已大为降低,由其管道系统内部的湍流脉动造成的空气动力学噪声逐渐成为室内生活区的HVAC系统的主要噪声源。从声学降噪角度研究管道内流场和管道局部构件的结构形式对气动噪声声源的影响作用,削弱管道内的气流再生噪声,对实际工程中的HVAC系统设计和环境噪声治理具有重要指导意义。管道系统的气动噪声主要集中在管道的结构突变处,空调通风管道系统突变的局部构件包括了变径、阀门、弯头、三通、四通等。本文将以分流T型三通为代表的局部构件为研究对象,进行管道声学的分析和降噪措施研究。通过理论分析结合数值仿真的方法,揭示空调通风系统中因存在三通等局部构件而产生气流再生噪声的机理,并采用与文献中相似实验的测试结果比较的方法验证了数值仿真...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
流体声源分类
西安建筑科技大学硕士学位论文22图3-1数值仿真流程3.1.2流场模拟软件与湍流模型目前，有关流场问题的研究主要通过数值仿真、理论公式分析以及现场实测三大部分构成。CFD数值模拟随计算机的技术革新而逐渐衍生并发展成熟。Fluent作为目前各行业中应用最多的一款计算流体力学软件，其凭借模型种类齐全、求解方式多样以及后处理功能全面等优势得以普及。（1）Fluent的简介Fluent的功能不仅局限于对温度尝压力场及速度场相关参数的求解，还可通过它的内置Acoustic模型进行声学分析。前文已经介绍了fluent声学模块可以实现的宽频噪声模型和声类比法。采用Fluent软件对流场问题进行模拟求解，其数值计算的过程大致可以概括为以下四个步骤：a.确定求解目标对象：确定研究需要求解的流场参数，及其对应的求解精度。b.选取仿真模型：将模拟对象及系统合理简化后，确定求解域、边界条件等。c.选用求解模型：由于各湍流模型有各自的适用情况，要根据模拟对象的流态特征选取合适的模型进行求解。d.分析模型需求：软件的内置方程及其求解方法是否达到研究的模型需求，
西安建筑科技大学硕士学位论文26图3-2三通管件结构简图对于模拟工况本文做出以下假设：1）虽然管材及其厚度的不同会影响风管的固有频率，进而影响风管的振动噪声，但本文主要研究的是流体与刚性固体壁面相互作用而产生的管道内部气动噪声源，这种因存在局部构件引起的脉动压力几乎不受管材的影响。但若管内添加保温材料则会影响管道刚性固体壁面的属性，在这种情况下会影响气动噪声。2）同时本文所选定风速满足风管设计要求，且在实际施工中可通过设置支架等方法防止管道振动噪声。因此本文假设不考虑管壁与声场之间的耦合作用，仅考虑作于用固体壁面的流体再生噪声源。（1）流场网格首先以该模型中的流动问题为研究对象，由于非稳态模拟部分采用LES模型进行求解，因次网格划分需满足Y+值～1的精度，首层边界层网格的厚度控制在5mm以内。图3-3为流场网格的示意图，流场网格的划分均采用六面体网格，并通过网格无关性确定网格划分方案。图3-3流场网格
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道阀门共振腔气动噪声特性及规律研究[J]. 白长安,陈天宁,张锴,谢永诚. 噪声与振动控制. 2018(S1)
[2]分体式空调连接管气动噪声的数值分析[J]. 孔祥强,陈丽娟,李瑛. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(11)
[3]存在气流时消声器传声损失的数值计算[J]. 杨杰,覃国周,刘万里. 车辆与动力技术. 2015(01)
[4]输气管道气动噪声产生机制及其分析方法[J]. 孟令雅,刘翠伟,李玉星,王武昌,张帆. 中国石油大学学报(自然科学版). 2012(06)
[5]基于CFD模拟的输气管道阀门流噪声仿真[J]. 刘翠伟,李玉星,李雪洁,曹军. 油气储运. 2012(09)
[6]变截面管道内流噪声预报与实验测量[J]. 吕景伟,季振林. 噪声与振动控制. 2011(01)
[7]风机噪声计算中存在的若干问题[J]. 殷平. 暖通空调. 2011(02)
[8]汽车空调出风管道气动噪声分析与控制[J]. 汪怡平,谷正气,杨雪,李伟平,林肖辉,芦克龙. 湖南大学学报(自然科学版). 2010(03)
[9]基于交错叶轮技术的横流风机气动声学特性研究[J]. 田杰,欧阳华,李游,郑志明. 机械工程学报. 2010(03)
[10]存在气流时消声器消声性能的试验研究[J]. 刘丽萍,肖福明,陆辰,王祝炜. 内燃机工程. 2001(01)
硕士论文
[1]空调风管道系统气动噪声计算方法的对比与研究[D]. 董耀诚.西安建筑科技大学 2018
[2]基于CFD的消声器气流再生噪声数值计算[D]. 尹潞刚.江苏大学 2016
[3]船舶管路气动噪声数值模拟及优化设计[D]. 许冬.大连理工大学 2015
[4]基于Virtual.Lab Acoustics汽车排气消声器声学性能的研究[D]. 唐博.江苏科技大学 2014
[5]基于多腔的消声器气流再生噪声研究[D]. 姚杰.重庆大学 2012
[6]管路的流致振动及噪声研究[D]. 郭涛.华中科技大学 2012
[7]变截面管道内流噪声预报与实验测量研究[D]. 吕景伟.哈尔滨工程大学 2010
[8]民用建筑空调系统噪声控制的研究[D]. 李强.华中科技大学 2007
[9]中央空调噪声控制研究与应用[D]. 苏宏兵.清华大学 2006
本文编号：3426792
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
流体声源分类
西安建筑科技大学硕士学位论文22图3-1数值仿真流程3.1.2流场模拟软件与湍流模型目前，有关流场问题的研究主要通过数值仿真、理论公式分析以及现场实测三大部分构成。CFD数值模拟随计算机的技术革新而逐渐衍生并发展成熟。Fluent作为目前各行业中应用最多的一款计算流体力学软件，其凭借模型种类齐全、求解方式多样以及后处理功能全面等优势得以普及。（1）Fluent的简介Fluent的功能不仅局限于对温度尝压力场及速度场相关参数的求解，还可通过它的内置Acoustic模型进行声学分析。前文已经介绍了fluent声学模块可以实现的宽频噪声模型和声类比法。采用Fluent软件对流场问题进行模拟求解，其数值计算的过程大致可以概括为以下四个步骤：a.确定求解目标对象：确定研究需要求解的流场参数，及其对应的求解精度。b.选取仿真模型：将模拟对象及系统合理简化后，确定求解域、边界条件等。c.选用求解模型：由于各湍流模型有各自的适用情况，要根据模拟对象的流态特征选取合适的模型进行求解。d.分析模型需求：软件的内置方程及其求解方法是否达到研究的模型需求，
西安建筑科技大学硕士学位论文26图3-2三通管件结构简图对于模拟工况本文做出以下假设：1）虽然管材及其厚度的不同会影响风管的固有频率，进而影响风管的振动噪声，但本文主要研究的是流体与刚性固体壁面相互作用而产生的管道内部气动噪声源，这种因存在局部构件引起的脉动压力几乎不受管材的影响。但若管内添加保温材料则会影响管道刚性固体壁面的属性，在这种情况下会影响气动噪声。2）同时本文所选定风速满足风管设计要求，且在实际施工中可通过设置支架等方法防止管道振动噪声。因此本文假设不考虑管壁与声场之间的耦合作用，仅考虑作于用固体壁面的流体再生噪声源。（1）流场网格首先以该模型中的流动问题为研究对象，由于非稳态模拟部分采用LES模型进行求解，因次网格划分需满足Y+值～1的精度，首层边界层网格的厚度控制在5mm以内。图3-3为流场网格的示意图，流场网格的划分均采用六面体网格，并通过网格无关性确定网格划分方案。图3-3流场网格
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道阀门共振腔气动噪声特性及规律研究[J]. 白长安,陈天宁,张锴,谢永诚. 噪声与振动控制. 2018(S1)
[2]分体式空调连接管气动噪声的数值分析[J]. 孔祥强,陈丽娟,李瑛. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(11)
[3]存在气流时消声器传声损失的数值计算[J]. 杨杰,覃国周,刘万里. 车辆与动力技术. 2015(01)
[4]输气管道气动噪声产生机制及其分析方法[J]. 孟令雅,刘翠伟,李玉星,王武昌,张帆. 中国石油大学学报(自然科学版). 2012(06)
[5]基于CFD模拟的输气管道阀门流噪声仿真[J]. 刘翠伟,李玉星,李雪洁,曹军. 油气储运. 2012(09)
[6]变截面管道内流噪声预报与实验测量[J]. 吕景伟,季振林. 噪声与振动控制. 2011(01)
[7]风机噪声计算中存在的若干问题[J]. 殷平. 暖通空调. 2011(02)
[8]汽车空调出风管道气动噪声分析与控制[J]. 汪怡平,谷正气,杨雪,李伟平,林肖辉,芦克龙. 湖南大学学报(自然科学版). 2010(03)
[9]基于交错叶轮技术的横流风机气动声学特性研究[J]. 田杰,欧阳华,李游,郑志明. 机械工程学报. 2010(03)
[10]存在气流时消声器消声性能的试验研究[J]. 刘丽萍,肖福明,陆辰,王祝炜. 内燃机工程. 2001(01)
硕士论文
[1]空调风管道系统气动噪声计算方法的对比与研究[D]. 董耀诚.西安建筑科技大学 2018
[2]基于CFD的消声器气流再生噪声数值计算[D]. 尹潞刚.江苏大学 2016
[3]船舶管路气动噪声数值模拟及优化设计[D]. 许冬.大连理工大学 2015
[4]基于Virtual.Lab Acoustics汽车排气消声器声学性能的研究[D]. 唐博.江苏科技大学 2014
[5]基于多腔的消声器气流再生噪声研究[D]. 姚杰.重庆大学 2012
[6]管路的流致振动及噪声研究[D]. 郭涛.华中科技大学 2012
[7]变截面管道内流噪声预报与实验测量研究[D]. 吕景伟.哈尔滨工程大学 2010
[8]民用建筑空调系统噪声控制的研究[D]. 李强.华中科技大学 2007
[9]中央空调噪声控制研究与应用[D]. 苏宏兵.清华大学 2006
本文编号：3426792
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