通海管路管口声辐射特性与噪声源分离技术研究

发布时间：2020-07-01 10:17

【摘要】：声隐身性能是评价水下航行体性能的重要因素,关系到水下航行体的作战能力和隐蔽性。通海管路系统是水下航行体辐射噪声的主要来源之一,系统中泵、阀门、弯管等设备引入的各种噪声会在管口向外辐射,管中流体在管口处向外喷射也会引入流噪声,使得通海管路管口噪声特性变得相对复杂,且破坏了水下航行体的声隐身性能。因此,开展通海管路管口声辐射特性和噪声源分离技术的研究对客观评价水下航行体的减振降噪效果有重要的指导意义,通过评价管口各噪声源的贡献量,分析主要噪声源,有利于实现对通海管路系统噪声的有效控制。本文首先开展了通海管路声传输特性研究,采用Actran进行声学仿真计算,分析了不同管径不同材料充液管路的管内声场特性,并将仿真结果与试验结果进行对比验证。结果表明:针对同一种材料的充液管,管内截止频率随管径变小而升高,且低于第一阶截止频率的声波无法在管内远距离传播;另一方面,对于传振能力较强的金属管道,第一阶截止频率以下的声波是以振动的形式通过管壁进行传递。上述结论为之后的管口噪声源分离试验研究打下了坚实的基础。本文利用ICEM建立了通海管路管口流场模型并完成网格划分,在Fluent中分别采用Realizable k-e模型和大涡模拟方法进行了稳态场、瞬态场计算,详细分析了流场特征。之后在Actran中利用Lighthill声类比方法对流体在管口处产生的流噪声进行了声场数值计算,给出了管口流噪声与流场的关系及其声辐射特性。最后开展了通海管路管口噪声源分离试验研究,提出了全频段管路噪声的测量方法,高于非消声水池截止频率采用混响法测量管口声辐射,低于截止频率采用直接法测量。在控制变量的基础上,进行了泵接直管接弯头、泵接软管接弯头、高位水箱接软管等工况的噪声源分离试验,分析并给出了不同噪声源对管口噪声的贡献值。数值计算和试验结果表明:流体在管口喷射产生的流噪声辐射特性满足四极子源特性,其辐射声功率与流速的8次方成正比,仿真与试验具有良好的一致性,但总体上流噪声与泵等噪声相比对管口声辐射的贡献不大;通海管路系统中泵所产生的机械噪声是通过管壁振动传递,通过连接隔振的软管能够实现有效抑制;管路系统中脉动压力对管口噪声的主要贡献来源于其激励结构产生的振动噪声,而脉动压力在管口的直接辐射相对较小;泵引起的机械噪声和结构振动噪声及脉动压力激励结构产生的振动噪声对管口噪声起主要作用。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U674.941
【图文】：

模型图,充液管道,模型,声传输

第 2 章通海管路声传输特性研究第 2 章通海管路声传输特性研究，对于管口处的辐射噪声，大体可分为两部分，一部分为通海管件等上游设备引入的噪声输出；另一部分为管中流体以一定入的射流噪声。弄清楚通海管路系统中噪声在管路中的传输规分离试验打下坚实的基础。本章将开展通海管路声传输特性研基础路声传输问题可视为一般的充液管道的声传输问题，至今已有进行了研究。为了便于计算，芦雪松提出当充液管道的管壁为属材质时，弹性管道可以近似视为液体管壁模型[45]。 2.1 所示，给定真空中一个无限长充液管道，内半径为b ，外中密度为1 ，声速为1c ；管中液体密度为0 ，声速为0c 。

模型图,声场,模型图,管道

其中一条管道仿真模型如下图2.2 所示。管长 2m，外径 0.2m，内径 0.1808m，壁厚 0.0096m。其管壁材料为高密度 PE材料，杨氏模量为 1.07Gpa，泊松比为 0.41，密度为 0.94g/cm3。为模拟无限长管道，本文使用了 Actran 中的管道模态

【相似文献】