船用变风量空调系统解耦技术研究

分析变风量空调系统在船舶领域的发展现状和技术瓶颈,针对变风量空调系统中的多回路耦合问题,开展系统解耦及调控技术研究。解耦设计技术上,建立变风量空调系统多控制回路数学模型,在此基础上采用前馈补偿解耦方法进行解耦设计,经验证明显降低了控制回路间的耦合作用;调控技术上,创新提出多回路串联延时调控方法,经验证在未进行解耦设计的情况下仍能实现稳定调控,有利于工程实际应用。研究成果能够降低变风量空调系统调控难度,对促进变风量空调系统在船舶领域的应用具有积极意义。

平板型有源吸声结构物理机制研究

有源吸声结构是近年来提出的吸收低频反射声的有效方案,对其物理机制的分析将为系统优化设计、次级源和误差传感器布放及控制目标选取等关键问题提供理论支持。在最小反射声功率条件下,从控制前后初、次级结构的反射声功率和净声强的变化,以及反射声场中声强的分布来阐述吸声降噪中的物理机制。结果表明,吸声降噪中的能量转换分为能量抑制、能量吸收以及能量抵消3种机制。从近场声强的角度看,有源吸声主要是通过声强幅度抑制和声强方向调整两种机制体现,控制前大部分区域反射声波的法向声强为负值,控制后则变为正值,即声能量在控制前向远场传递,控制后则流向吸声结构。

有源吸声结构近场声学特性

有源吸声结构是近年来提出的一种利用有源控制技术吸收低频反射声的智能结构,对其近场声学性能的分析将为系统优化设计、次级源和误差传感器布放及控制目标选取等关键问题提供理论支持。本文在最小反射声功率条件下,对控制前后吸声结构近场观察面声强及吸声系数的变化进行数值仿真。仿真结果从近场法向声强的幅值、辐射形式及空间分布等方面分析有源吸声结构的近场声学特性,并从结构表面吸声系数变化的角度进一步加以验证。

城市道路交通噪声烦恼度社会调查

本文以烦恼度为主观反应指标,采用三种5级程度衡量尺度,对西安市内三条主要干道和两类典型交叉口附近区域内的道路交通噪声进行了烦恼度问卷调查。此次调查针对人口统计学因素(性别、年龄、文化程度、身体健康状况)上的个体差异与等级描述词不同的程度尺度可能对道路交通噪声烦恼度调查结果的影响,以及特定路况条件下的噪声烦恼度与不同机动车辆的行驶噪声烦恼度展开了研究。通过对调查数据的分析处理,发现并初步总结出:与选取不同的烦恼度尺度相比,人口统计学因素对调查结果的影响更加显著;人口统计学因素与特定路况条件下的噪声烦恼度及不同机动车辆的行驶噪声烦恼度无明显相关;但不同机动车辆的行驶噪声烦恼度不同,实际研究中需对摩托车噪声加以重视并区别对待。

低噪声控制阀优化设计及试验验证

控制阀在舰船管路系统中运行时受流体激励产生振动噪声,抑制阀门节流口空化及降低阀内流动脉动是低噪声控制阀设计的关键。该文基于计算流体动力学方法,以某型分层迷宫式控制阀为对象,进行了低噪声的优化设计。优化设计方案采取了一系列有利于抑制空化、均匀流场并降低流动脉动措施,包括应用双层渐变开孔阀套、入流整流装置、阀芯吸振装置、出流导流装置等。优化设计方案的流动计算分析结果表明,优化设计方案有利于降低振动噪声源。通过对普通控制阀、分层迷宫式控制阀和新型低噪声控制阀台架试验对比结果表明,相同水力状态下新型低噪声控制阀水动力噪声、振动响应和空气噪声皆显著降低,优化设计方案得到了试验验证。

基于双端口声源特性测试方法的离心泵水动力噪声试验研究

流体驱动机械不仅由其机壳振动而产生空气噪声,同时由于内部叶轮与流体介质和蜗壳的相互作用产生沿流体介质传递的水动力噪声。泵的水动力噪声是相连管路系统振动噪声的激励源之一,在管内安装水听器直接测试获得的水泵噪声会受到相连管系的影响。为表征水泵的水动力噪声属性,在前期研究中建立了水泵作为双端口声源的理论模型和源特性测试与参数提取分析方法,并应用于泵和阀门的双端口源特性测试。文章简要地回顾了相关研究结果,并针对离心泵测试结果进行了分析和总结。

管路声学测试中声与湍流脉动压力的分离研究

流动机械和阀件等管路声源的水动力噪声特性通常采用管测法进行。在管壁上嵌入的水听器同时接收到来自声源的"真声"和局部湍流脉动压力产生的"伪声"信号,因此有必要将二者分离,比较其量值和频谱特性,消除伪声对真声测量的影响。针对"真声"和"伪声"互不相干的特点,应用互谱和相干分析方法,建立了声与脉动压力分离的数据处理算法。对不同转速水泵在管内产生水动力噪声的测试结果进行数据处理和分析,结果表明,分离获得的湍流脉动压力谱与已有的理论研究结果一致,且量值远低于真声信号,对声源测试影响可以忽略。

水管路消声器声阻抗测试技术研究

文章简要介绍了水管路消声器声阻抗的测试方法,对两端不对称的管路元件—水消声器的四个声阻抗参数进行了测试研究。试验结果显示符合声阻抗变化规律,验证了传递声阻抗的互易性。表明管路元件声阻抗测试方法与试验装置可应用于消声器的声阻抗测试。

三螺杆泵流体脉动特性的仿真与分析

为实现甲板机械核心动力部件螺杆泵的低振动噪声运行,对螺杆泵进行流体仿真,分析其流体激励及脉动特性。针对某2000 L/min流量型低压大流量螺杆泵进行流体动力学分析,建立适用于三螺杆泵的三维非定常流体计算分析方法。在流体仿真的基础上,探究三螺杆泵工作特性及局部流动特征,并进一步针对流量及转子流体激励力脉动特性进行分析。计算结果表明,三螺杆泵流量脉动极小,且以轴频及其倍频为主;泵转子各方向受力相差较大,但脉动幅值较小。

空调风管系统减振降噪技术

在船舶与海洋平台中,空调管路系统噪声是舱室噪声的主要来源之一,风机与管路元件流动噪声通过管路系统与管口传递至舱室,风机振动通过管路传递至甲板引起结构辐射噪声。本文开展空调通风系统噪声源及其传递路径分析,在掌握主要影响因素与规律的基础上开展消声布风器、微孔消声器与管路弹性吊架等减振降噪元器件的设计与仿真分析,取得了优于传统元件的降噪效果,为船舶空调管路系统及舱室噪声控制提供技术支撑。

充液柔性接管轴向耦合阻抗理论研究

本文基于管内平面波假设,考虑泊松耦合,从基本方程出发,推导充液柔性接管的声阻抗、机械阻抗和机械-声、声-机械耦合阻抗的解析表达式,通过算例对轴向阻抗结果以及耦合与非耦合的阻抗结果进行对比,研究几何参数对轴向阻抗结果的影响,比较钢管和橡胶管的轴向阻抗值。所给出的计算公式拓展和完善了现有柔性接管阻抗的理论研究工作,可以为耦合阻抗试验测试提供理论依据。研究结果对于柔性接管动态特性的综合研究、提高管路系统声学设计水平具有重要的意义。

船用变风量空调系统调控技术研究综述

空调系统是船舶与海洋平台的主要设备之一,变风量空调系统在节能与噪声控制方面具有较大潜力,对于改善船舶舒适性与节能减排具有重要意义。本文对船用变风量空调系统技术研究现状与成果进行了归纳与总结,从系统仿真与试验技术、系统控制方法以及系统噪声进行了重点介绍,提出船用变风量空调系统的发展方向以及需要解决的问题,为船舶变风量空调系统的应用与推广提供支撑。

面向大振幅低频振动的重力倒摆式准零刚度隔振器研究

针对大振幅低频振动控制问题,开展准零刚度隔振器分析研究。以拓宽准零刚度位移区为目标,创新提出重力倒摆式准零刚度结构,相比弹簧式准零刚度结构具有更宽的准零刚度范围,适用于大振幅振动的低频隔振。结合三弹簧式准零刚度结构进行多向隔振器设计,对比两种典型三弹簧式准零刚度特性,分析配置参数对刚度特性的影响。最后通过仿真验证了隔振器的多向隔振有效性,准零刚度结构显著降低了隔振频率,其中重力倒摆结构可降低隔振频率15 Hz以上。

风机管道声学测试中的影响因素分析

流体机械流动噪声常使用管道法测量,风机管道声学测试中存在多种因素干扰影响测试的准确性。安装于管内的传声器接收到的信号包含了声源的“真声”、仪器表面局部湍流脉动压力引起的“伪声”、管壁振动辐射声以及管壁振动传递引起的传声器振动信号,通过试验方法对各信号成分进行了测试与分离。结论显示,传声器湍流自噪声“伪声”对“真声”测试产生明显干扰,需要安装气流防护装置降低湍流自噪声,而管壁振动分量远低于声源信号,对声源测试的影响可忽略不计。

船用微穿孔消声器设计计算方法

空调管路系统噪声是船舶舱室噪声的主要来源之一,在有限空间中实现管路中低频消声是舱室噪声控制中的难题,微孔消声器具有无纤维、极低的流阻流噪声以及良好的中低频消声性能,在通流管道噪声控制中具有良好的应用前景。基于切向流条件下微孔板的现有阻抗模型,通过一维平面波方法推导得到气流条件下同轴直通微孔管消声器的传递矩阵与传声损失并进行验证,开展影响因素分析并提出了微孔消声器设计原则,针对船舶空调通风管路系统噪声控制开展了微孔消声器的优化设计,实现了全频段宽频消声,消声效果明显优于同等外形尺寸的传统抗性消声器,可为管路声学设计提供有效技术手段。

阀门内流场可视化试验的研究

阀门是流体管路系统中一种通用且不可缺少的控制单元,了解阀门内部的流动特性对阀门的设计、改善流动状况、减小流动阻力、减小振动及噪声等具有重要意义。随着流动测速技术的发展应用,流动可视化技术开始应用于阀门内部流场测量研究,在国内已有研究项目利用PIV技术对阀门内流场进行了测量分析。

水声超材料研究进展

水声材料的应用是潜艇等水下航行器实现声隐身及提升声探测性能的关键所在.近年来,随着声学超材料的蓬勃发展,各种类型的水声超材料也被提出.相比空气声,水中声波波长更长,传播损耗却小得多,故水声比同频率空气声更难以控制;此外,水介质的密度和声阻抗比空气介质大得多,常规金属不能再被视为刚性而变成弹性体,且水对结构的流体负载不能忽略,故水声超材料的设计和性能预测更为复杂.本文综述了近年来水声超材料的发展历程,主要针对吸收型、去耦型、聚焦型三类与潜艇声隐身和声探测密切相关的水声超材料,对其分类、基本特性、物理机理、研究动态等进行了详尽归纳和总结,并对其发展中面临的难题和趋势进行了探讨和展望.相比传统材料,水声超材料展现出众多超常声学特性,但仍存在低频宽带声波调控能力有限、不能有效兼顾大静压等环境要素、加工制造工艺不足等问题.未来研究中应着力克服上述不足,朝着低频宽带、全向、大平面尺度、亚波长厚度、轻量化、大耐压及多功能复合、环境适应性等方向发展,以更好地实现工程化应用.