流固耦合作用下载流管道声场分析

发布时间：2020-08-14 21:23

【摘要】：由于舰船管道系统存在振动并因此产生辐射噪声,对舰船的隐蔽性、可靠性、舒适性造成很大影响。为改善舰船舱内工作环境、保证舰船管系可靠稳定工作,在船舶结构设计中都必须事先了解管道振动和噪声传播的机理和特性。本文主要应用有限元数值分析和声学边界元数值分析计算机仿真相关理论,对典型舰载管道结构流固耦合作用下声场辐射进行了分析。文章首先利用通用有限元软件ANSYS子模块MFX对载流管道流固耦合进行分析,然后利用ANSYS软件与SYSNOISE软件的接口导出管道模型,并提取管道有限元模型表面单元网格数据及其法向位移,分别作为SYSNOISE软件中管道边界元模型和边界条件,进而模拟出管道外场声辐射。通过对管道模型流固计算和噪声辐射分析,发现壳体厚度、阀门开闭时间、管内流体稳态流速以及管夹特性等因素对管道声辐射均有一定的影响,并根据分析结果对管道降噪优化进行了初步探讨。最后,通过管道振动测试实验,验证了利用MFX软件对管道流固耦合分析的正确性。本文的研究为解决工程实际中管道结构的噪声问题及其优化设计,提供了一种方便有效的途径。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P756.2
【图文】：

示意图,流固耦合,示意图,轴向应力

的约束ψ 1（即管道具有伸缩节）；对忽略轴向位轴向不可变形）；一端约束，另一端阀门（流体压力变形），ψ 1 ν/2，ν 为管道泊松比。 Korteweg 曾定性指出：当考虑管壁中的轴向应力较大影响，并且轴向应力波将沿管道传播，管道轴运动或短波运动亦有影响。Korteweg 的思想被 G义了轴向应力波速为：c E/ρ 的 Joukowsky 经典水锤理论。小扰动和可压缩的，并假设流体自由液面为小波动线弹性的，图 2-1 为流固耦合模型的示意图，

示意图,辐射系统,示意图,辐射条件

图 2-2 振动辐射系统示意图，用 Helmholtz 方程描述为： 2 2 P ( r ) + k P ( r) = 0强，r 为声场中任意一点， k（k=22.28)式声域边界面上边界条件为：0(r)nnPiω ρV = 振动物体边界节点的法向速度。此erfeld 辐射条件： lim =0 +→∞rprikpr ≤ε→∞rprlim

示意图,耦合计算,载荷传递,物理环境

在高度非线性的物理场耦合问题，如压电材料分析。载荷传互转变，即一个物理环境的结果是另一个物理环境的输入条各个物理场收敛。载荷传递法计多用于线性计算，因其各个，其计算效率高于直接耦合法。本文采用载荷传递法计算，

【参考文献】