无轴泵喷叶片流激共振产生机理及其抑制

针对无轴泵喷异常高频梳状线谱噪声,本文研究了梳状线谱的产生原因及其噪声抑制特点。基于推进器实测噪声谱、振动谱梳状特征,初步定位梳状线谱与泵喷叶轮密切相关;进一步采用单向流固耦合分析方法,验证了无轴泵喷高频线谱来源于流激引起的叶轮面内2弯模态共振,并提出了一种在叶轮过流通道增设环筋以提高叶片支撑刚度的方案。流固耦合仿真及实测结果表明:带有环筋加强的泵喷叶轮对流激振动与噪声有明显抑制作用,梳状线谱噪声降幅达25.2~30.2 dB,且未向其他频段转移。

船模水动力噪声及孔腔激励载荷试验与计算对比分析

开展某远洋客船光体船模水下噪声测试及带孔腔船模的水动力激励载荷测试,并进行孔腔处稳态和瞬态流场计算,孔腔处脉动压力频谱计算曲线与试验曲线吻合较好。孔腔脉动压力线谱频率测试值与经验公式频率计算值对比良好,说明该公式在一定情况下适用于船体条形格栅孔腔线谱频率的预估。采用统计能量法分析法计算光体船模中高频流激噪声,将流体激励以频率-波数功率谱的形式施加,可大大减少流场计算工作量,适合于工程快速预估。在工程一般范围内,阻尼损耗因子取值可导致噪声结果相差5.5 dB,说明阻尼损耗因子的取值会较大影响计算结果,有必要形成材料损耗因子随频率变化的数据库,为船舶噪声快速计算提供支撑。

微穿孔导流罩用于油烟机的噪声控制

在普通房间对油烟机辐射噪声进行了测量,分析了其频谱特性,明确了噪声的频率分布:能量主要集中在600Hz以下,有比较明显的线谱。针对油烟机的噪声特点,并依据其尺寸,设计了一种微穿孔导流罩,用于油烟机噪声的控制。分析指出:导流罩后腔的深度,对吸声的频率范围有较大的影响。实验结果表明:微穿孔导流罩减小了噪声,使油烟机A声级平均下降1.3dB,有较好的吸声特性,对油烟机的噪声有一定的抑制作用。而且弧线型的导流罩增大了风量。

单喷管液体火箭发射喷流噪声模拟试验研究

针对捆绑式运载火箭发射噪声问题,研制了一种相对简化的单喷管液体火箭发射喷流噪声模拟试验系统,开展了发射喷流噪声模拟试验研究。研究表明:受发射平台结构扰动效应影响,空间高度方向发射喷流噪声变化规律不同于自由喷流噪声变化规律,但不同测点之间噪声声压级随时间变化规律存在相似性;发射喷流噪声频谱存在宽频特性,同时还存在突出倍谐频啸叫特征或突出单基频啸叫特征。发射喷流噪声模拟试验过程中综合了喷流流场研究,研究发现:喷流噪声声压时域变化规律与发动机工作压力、喷流流场压力时域变化规律也存在相似性。

单喷管火箭发射喷水降噪机理研究

针对捆绑式运载火箭发射技术特点,提出并研发相对简化的单喷管火箭发射喷水降噪机理模拟试验系统,完成单喷管火箭发射喷水降噪机理初步试验研究。对喷水降噪模拟试验流场数据、资料的分析表明,低速常温液态水射流喷入高速气态喷流后,液态水瞬间雾化,实现高速气态喷流动量、能量交换,高速气态喷流形成高声强噪声的声效转换能力由此下降。雾化水汽在后续推进过程浓度十分均匀,改变甚至切断原喷流噪声传播途径。发射喷水降噪模拟试验噪声频谱分析表明,喷水条件下喷水具备宽频范围内抑制噪声能力,同时,喷水抑制喷流噪声中啸音能力突出。

气流式喷嘴射流火焰噪声的试验研究

研究气化燃烧反应对射流火焰噪声的影响,并对火焰噪声的特性进行分析。通过快速傅里叶变换(FFT)及声压级计算等方法,对火焰噪声信号进行频谱分析。结果表明,火焰噪声包含燃烧噪声和喷流噪声,主要是300Hz以下的低频波段噪声;火焰噪声以燃烧噪声为主,火焰根部噪声为喷流噪声;氧化剂比燃料更能影响火焰噪声,完全燃烧时,漩涡的大量产生导致更强的噪声。

柴油机废气涡轮增压器压气机的气动噪声源特性研究

基于雷诺时均方程(RANS)及双方程湍流模型,建立了船用大功率增压器压气机的内部流场计算模型;计算了压气机叶轮流道内的流速分布和湍流流场,得到叶片顶部出口附近的流速分布在1.02马赫和1.1马赫之间;采用基于声比拟的数值积分方法(FW-H方程),得到了压气机叶轮的气动噪声源,并比较了主叶片和分流叶片顶部出口位置的气动噪声频谱特征,发现两者的噪声级及叶频分布存在差异。计算表明:压气机在轴频及其谐波频率处的噪声远小于叶频噪声,主流叶片及分流叶片紊流的噪声成因不同;压气机内部流噪声源的大小主要取决于气流速度;压气机转速由8000r/min增加至16000r/min、由16000r/min增加至22000r/min,流噪声的幅值约增加12dB。

炉管泄漏的声学特性研究

电站锅炉换热器高压蒸汽管路泄漏的声学监测是故障早期发现的重要手段,对于合理安排维修时间和提高设备的利用率具有十分重要的意义。文中对较小尺度泄漏孔喷流噪声的特性进行了理论分析和实验研究,对实测喷流噪声信号进行了频谱分析和特征提取。分析结果表明,喷流噪声的自相关功率谱密度分布表现出明显的峰值现象,峰值频率随着喷口尺度的增大而降低。对于压力比低于临界压力比的欠膨胀小孔喷流,当喷口尺度从1mm到4mm时,噪声功率谱的峰值Sr数从0.05到0.13,这一特点可用于估计泄漏喷口的尺度。同时,根据高温蒸汽小孔喷流的功率谱分布状态,对信号滤波提出了建议。

船用压气机气动噪声源频谱特性数值研究

以某型号大型船用涡轮增压器压气机为研究对象,以CFD软件为平台,利用具有k-ε双方程湍流模型的NS方程计算了压气机的三维黏性非定常流场特性。采用Ffowcs Williams-Hawkings方程(简称FW-H方程)对压气机的离散噪声进行了分析,并与经验公式进行了比较。深入研究了不同转速、流量对压气机气动噪声的影响。分析表明,叶轮内气动噪声水平较高,是主要噪声源;转速对于离散噪声影响较大,转速增加一倍,声压级上升约14dB;同一转速下,流量的降低将导致噪声幅值增加,但相对于转速变化其影响较小。

横流风机的噪声机理及试验研究

阐述了横流风机的噪声源分布及降噪途径,用频谱分析和优化方法,研制出了一种低噪声横流风机模型,为横流风机的开发应用奠定了理论基础。

轴流压气机静子声辐射场的理论分析

本文利用随机脉动调制理论，建立了轴流压气机静子离散噪声和宽频噪声通用的计算模型，对静子声源及其辐射场进行了理论研究。依据现有粘性尾迹经验公式，基于薄翼阵风响应理论，给出了考虑翼型弯度及攻角影响时静叶叶片和上游动叶片尾迹相互作用的脉动升力响应计算公式，分析了压气机几何参数和气动参数对声辐射的影响，并在声功率级频谱图上展示其变化趋势。本文对压气机气动噪声机理的探讨结果将为低噪声轴流压气机的设计提供理论依据。

水下两相流噪声频谱研究实验装置的开发

为探寻水下两相流噪声特性并使其得到有效减弱,研制了一套用以分析水下射流噪声频谱特性的实验装置。实验装置由Sig MA(Signal Measurement&Analysis)信号测试系统,空气压缩机、空气高压储罐、水槽、应力式涡街流量计、喷嘴和高速摄像相机等组成。水槽采用透明玻璃制成,便于观察射流流态。该实验装置可有效进行水下射流噪声的测量以及脱离喷嘴时气泡形态变化的观测。通过对实验数据的处理,得到了不同工况下的水下射流噪声频谱图。该装置操作性强,实验结果明确,可为改善由于射流噪声引起的噪声问题提供思路。

气液两相流管道噪声测试

气液两相流管道内气流扰动、气体与液体的扰动产生噪声。利用双通道数据采集器/频谱分析仪对实验管道沿程噪声进行数据采集与处理,得到管道噪声频谱图。改变实验条件,对不同气体流量,不同含液量的管道进行噪声测试。通过对噪声频谱图的数据统计与分析,对管道噪声特性进行总结。通过分析可知,管道噪声检测是确定输气管道是否含液及是否出现液塞的有效方法。

低密度射流的特征频率

采用激光粒子动态分析仪研究了低雷诺数时密度比对自由圆射流近喷嘴区轴线相干结构特征频率的影响。空气射流和二氧化碳射流核心区的末端 ,能谱上才出现显著的峰值 ,其Strouhal数约为 0 .41。氢气射流时在喷口附近 (x <D)即已在能谱上观察到显著的峰值 ,Strouhal数约为 0 .2 1 ,当Re≤ 496.6时 ,能谱上只出现一个峰 ;当Re>496.6时 ,随x的增大 ,能谱上出现了基波的高次谐波。

基于湍流脉动压力的波数——频率谱预报流噪声

[目的]根据Lighthill声类比方程及其发展理论,可以将壁面湍流脉动压力的波数—频率谱作为声源项来预报流噪声,且分析湍流脉动压力的波数—频率谱有助于了解湍流结构的时空关联特性。[方法]以NACA0012翼型为例,采用大涡模拟(LES)方法进行流场仿真计算,然后通过Fourier变换得到壁面湍流脉动压力波数—频率谱的数值解,并与Corcos的平板湍流边界层脉动压力波数—频率谱模型进行比较;在此基础上,将该波数—频率谱作为声源输入,代入Goldstein版本的声类比方程中预报辐射噪声,并与软件计算的流噪声结果以及Brooks试验拟合结果进行比较。[结果]结果发现:小曲率变化的NACA 0012翼型表面的波数—频率谱具有与平板表面相似的一般特性;在中、低频段采用该方法预报的流噪声结果与Brooks试验结果拟合更好。[结论]所得结果表明开展波数—频率谱研究是有必要的,将其作为主要声源项来预报亚声速下产生的流噪声是合理的。

渤海油田噪声-流量测井与PEAK工具组合找漏堵漏技术

油套管漏失和管外窜槽等问题影响油气水井正常生产,特别是海上平台井筒发生漏失,大修费用高、周期长。噪声-流量测井可获取井下各深度处的噪声和流量数据,对噪声数据进行傅里叶变换,得到不同深度位置频率和幅值的对应关系,再通过流体流经不同部位时频率和幅值的响应特征,辅以流量数据,实现准确定位井筒管漏的目的;PEAK跨隔堵漏工具可以坐封在任意深度,基于它的中通特性,跨隔工具坐封堵漏后,管道上下空间正常连通。在渤海油田S4井应用,通过对噪声频谱和流量数据的分析,确定油管漏点在1494.0 m附近,下入PEAK跨隔工具封堵漏点上下各6 m范围,成功实现精准找漏堵漏并恢复正常生产,初期日产液180 m^3。该方案可避免大修作业,为今后油套管管漏问题提供有效应对方案。

流激格栅孔腔自噪声特性数值计算研究

当水流流经水下航行体表面开孔时会产生随机的压力脉动并辐射噪声,为了研究流激水下航行体表面开孔自噪声特性和近场辐射噪声特性,基于大涡模拟和声学类比相结合的数值计算方法建立了数值预报模型,通过与文献中试验对比辐射噪声的一阶主频和二阶主频,验证了数值计算方法的有效性。基于建立的流激带格栅短开孔浅腔自噪声及辐射噪声预报方法,开展了有无格栅以及两种格栅类型对孔腔内流场特性、格栅处压力脉动声压级、距孔腔中心1 m处辐射噪声和去流段湍流压力脉动波数-频率谱的影响研究。结果分析表明,在该研究工况中无格栅孔腔内自噪声较小,格栅对辐射噪声有明显抑制效果,而倾斜格栅的抑制效果较好。

旋转压缩机止推噪声产生机理分析及试验研究

结合旋转压缩机噪声频谱及声强扫描图谱特性,确定了止推噪声频段主要集中在压缩机泵体底部。通过流场仿真分别计算出压缩机电机上下腔的压力脉动幅值,从而得出转子上下端面气体力差值峰值大小,确定了气体力差值可引起转子轴向跳动,导致曲轴上下止推面碰撞轴承端面,产生止推噪声。本文提出了一种旋转压缩机低噪声综合设计方案,并通过试验对该低噪声综合设计方案进行了验证和分析,测试结果表明,方案合理可行,有效防止了旋转压缩机止推噪声的产生且降低了压缩机噪声总值。

基于波数-频率谱的腔体流动自持续振荡频率研究

在目前普遍认可及广泛应用的腔体流动自持续振荡噪声频率预测方法Rossiter半经验公式中,只给出了经验常数k的推荐值,并没有给出具体的计算方法。为此,本文采用数值模拟的方法确定k值。首先,采用LES湍流模型建立腔体自持续振荡噪声预测模型。进而,分析腔体内部监测点,得到前三阶噪声峰值频率,并与k取推荐值(0.57)的Rossiter公式预测频率进行对比,预测结果存在一定的误差。然后,通过分析腔体后缘湍流脉动压力的波数-频率谱,得到k值为0.63并代入Rossiter公式,得到前三阶噪声峰值频率并与数值模拟结果吻合较好。结果表明,利用分析湍流脉动压力的波数-频率谱确定经验常数k的方法是可行的,并且能够提高Rossiter公式预测频率的准确性。

壁挂式空调器室内机气动噪声分析与改善

基于壁挂式空调器室内机噪声产生机制和频谱图,采用声源定位法分析发现,回风口面板侧和底座侧噪声总值相等,尖峰差值相差2 dB(A)以上,回风口底座侧音质较差,确定壁挂式空调器旋转噪声源位置;通过峰值频率对比分析发现,叶片4倍频、28倍频、32倍频、36倍频存在明显尖峰值规律,通过不同改善方式评估,最终采用调整风机叶片分布角解决方案,实现尖峰差值由12 dB(A)提升到15.7 dB(A),音质改善明显,有效解决旋转噪声问题,为后续空调器室内机产品开发提供旋转噪声问题解决基本思路和方法。