哈特曼哨的声场特性实验与数值研究

发布时间：2024-05-10 04:42

　　本文基于FW-H方程的声类比法,对Hartmann哨的辐射声场分布进行了研究。Hartmann哨是目前较为成熟的高强声源,被广泛的应用于航空,石油,声波清洗等领域。其发声性能主要分为两方面,一方面为发声强度,前人已作了较为充分的研究,得到了相关经验结论,另一方面为声指向性,也是本文的研究重点并针对实际应用场合提出了相关的改进方案。本文利用Fluent有限元分析软件求解FW-H方程,研究了三个常规参数喷口与谐振腔距离,谐振腔长度,气压,一个新参数喷口与谐振腔位置关系对Hartmann哨声场特性的影响。采用两种不同喷口直径5mm(小尺寸)和6cm(大尺寸),针对小尺寸的Hartmann哨进行了实验与数值研究,并将实验结果与数值计算结果进行对比,验证了数值计算方法的准确性。针对大尺寸Hartmann哨的声场特性提出了喷口与谐振腔位置关系对声场分布的影响并进行了数值计算。并研究了垂直谐振腔方向上的声场分布,并将小尺寸Hartmann哨的结论与大尺寸的Hartmann哨的结论进行对比。通过计算和实验得到,喷口与谐振腔的距离R对Hartmann哨的发声基频和声指向性没有影响,但对发声的声压级有影响...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 Galton哨
    1.3 Hartmann哨
    1.4 Hartmann哨的应用
        1.4.1 超声雾化
        1.4.2 清灰
        1.4.3 航空实验
        1.4.4 石油工业
    1.5 课题的研究内容与意义
第二章 Hartmann哨的发声机理及理论研究方法
    2.1 Hartmann哨发声机理的探索
    2.2 Hartmann哨的改进研究
    2.3 Hartmann哨理论研究方法
        2.3.1 Lighthill声类比法
            2.3.1.1 气动声学的基本理论
            2.3.1.2 加入声能量的Lighthill方程
            2.3.1.3 湍流喷气噪声
        2.3.2 FW-H方程
        2.3.3 FW-H工程实现及求解过程
    2.4 本章小结
第三章 小尺寸Hartmann哨声场特性实验与数值研究
    3.1 小尺寸Hartmann哨的实验研究
        3.1.1 实验设计及内容
        3.1.2 实验装置
        3.1.3 实验结果分析
            3.1.3.1 喷口到谐振腔的距离R对声场特性的影响
            3.1.3.2 谐振腔长度L对声场特性的影响
            3.1.3.3 压力P对声场特性的影响
        3.1.4 小结
    3.2 小尺寸Hartmann哨的数值研究
        3.2.1 湍流模型
        3.2.2 计算模型及结果
            3.2.2.1 计算模型及边界条件设置
            3.2.2.2 网格划分
            3.2.2.3 数值计算结果
    3.3 实验与理论结果比对
        3.3.1 声指向性对比
        3.3.2 结果分析
    3.4 本章小结
第四章 大尺寸Hartmann哨的声场分布数值研究
    4.1 计算模型
    4.2 h对声场分布的影响
        4.2.1 发声基频
        4.2.2 声指向性
        4.2.3 小尺寸Hartmann哨与大尺寸Hartmann哨声指向性对比
        4.2.4 垂直于谐振腔声场分布
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 本文结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3968723