炉内含颗粒耗散介质中的声波衰减特性研究

为了研究含颗粒耗散介质对可听声波的衰减机理,以电站锅炉炉膛为研究对象,在比较边界层厚度与颗粒半径的基础上,给出了不同边界层厚度下的声衰减计算公式。根据边界层理论进行数值分析,讨论了不同边界层厚度下声衰减系数随颗粒体积分数、声频率、颗粒粒径、烟气温度和烟气密度的变化规律。结果表明:薄边界层下的声衰减主要源于烟气媒质吸收和散射衰减,中边界层和厚边界层下的声衰减主要源于颗粒介质表面边界层的能量损失;声衰减系数随着颗粒体积分数、声频率和烟气温度的增大而增大,但随着烟气密度的增大而减小,该研究为粉尘浓度的在线监测提供了理论基础。

高压储氢安全阀泄放流场及气动噪声研究

针对安全阀气动噪声问题,结合声类比方程和动网格技术,研究高压储氢安全阀动态开启过程中的流场声场特性。搭建安全阀气动噪声测试试验台,分析阀盘不同角度对安全阀气动噪声特性的影响。结果表明:安全阀声源分布主要集中在阀盘下侧、左右阀腔和出口段,合适的阀盘角度可以减小压力波动,改善压力凝滞现象。结论可为特种阀门国产化提供一定的借鉴。

声呐流量计技术综述

声呐流量计是一种基于声呐阵列波束形成技术的新型高端流量测量仪表,本文阐述了声呐流量计的测量原理和应用场景。首先,介绍了声呐流量计的发展现状;其次,阐述了测量介质流速的对流技术,主要包括湍流漩涡的移动速度和校准公式,以及测量介质声速的声学技术主要包括管道一维声波、GVF含气率和管道声速衰减公式,重点是在波数-频率(k-ω)域所形成的“对流脊”和“声学脊”;然后,与传统流量计比较分析了声呐流量计在衬里、HDPE、积垢、铁磁矿方面的应用优势和不足;最后,从纸浆和油砂行业应用列举了声呐流量计的技术特点。声呐流量计在准确度和可靠性方面有显著的技术优势,具有广阔的市场应用前景。

气井环空液面下泄漏声场模拟

气井油套管环空液面下泄漏声波的产生及传播机理一直备受关注。为研究液面下泄漏声波声源特性,建立了井下油套管环空泄漏物理模型,联合STAR-CCM+软件对环空液面下气体泄漏状态进行了流场及声场的仿真分析,得到了泄漏流场的压力和相态云图及不同泄漏孔径、泄漏位置和泄漏速度下的声压频率曲线。研究结果表明:随着泄漏速度升高,泄漏气流冲击管壁且液面震荡剧烈,液面下泄漏声源主要以四极子声源为主;液面上泄漏声源主要由液面震荡破裂及液面下四极子声源共同产生,泄漏声波能量的主要频率分布在0~100 Hz区间;在单一变量条件下,泄漏声压级随泄漏孔径、泄漏速度及泄漏位置距底部距离的增大而增大。研究结果可为在井口应用声波法检测液面下泄漏奠定理论基础。

巡航状态下泵喷推进潜艇流场与声场特性研究

为研究巡航状态下泵喷推进潜艇流场和声场的分布规律,本文基于分离涡模拟湍流模型进行全流域非定常数值计算,运用声学有限元方法预测流动诱导噪声。试验研究在循环水槽试验台进行,采用水听器和推力采集系统测试噪声和推力信息。结果表明:外流场对喷流流场的影响随航速的增加而减弱,泵喷内部存在流道堵塞现象;叶轮噪声为最主要的流体动力噪声源,其频谱特性与压力脉动的频谱特性相似;过流壁面噪声声压级在子午面呈偶极子分布,而喷流噪声在弧矢面分布有一定的均匀性,在子午面上沿喷流方向存在极大值。研究揭示了巡航状态下泵喷内部的复杂流动过程和各类流动诱导噪声分布规律,为高效低噪的泵喷推进器设计和性能优化提供了一定的理论基础和技术支持。

水平管气液两相流流型变化诱导噪声特性研究

为探究水平管内气液两相流流型变化激励流动噪声特性,结合VOF(volume of fluid)多相流模型与Lighthill声类比理论开展数值计算研究。结果表明,随着气相和液相流速增加,气液两相流呈现弹状流–层状流–泡状流的演变规律,进而导致噪声呈现不同变化趋势。随着频率增加,弹状流噪声呈现先减小后增大的趋势,而层状流和泡状流噪声分别呈现逐渐减小和增大的趋势。此外,在不同工况下,泡状流诱导噪声最大,弹状流噪声次之,层状流噪声最小。研究成果对于气液两相流噪声控制技术研究具有重要指导作用。

考虑剪切流的航空声衬三维阻抗直接提取方法

宽频声衬的发展要求在阻抗提取过程中要考虑管道三维声场,而已有的三维阻抗提取方法中普遍将切向流假设为均匀流动,这与实际流管中为剪切流动的情况不符。为了同时解决声衬阻抗提取中的三维声场处理和剪切切向流问题,发展了一种考虑等效一维剪切流的三维阻抗直接提取方法。该方法利用布置在声衬对面刚壁上的矩形测点阵列上的声压数据,首先在展向利用模态分解得到中间变量,再利用龙格-库塔迭代直接求解纵向特征值问题得到轴向波数,最后利用阻抗边界条件得到阻抗。通过基于有限元的数值模拟实验,该方法在平面波和平面波占优入射条件下的准确性得到了验证。通过对是否考虑剪切切向流的阻抗提取结果进行对比,可以发现剪切流虽然在低于截止频率的中低频范围内对阻抗提取影响较小,但是在高频范围内却可能显著影响阻抗提取的精度,并且随着流动马赫数的增加,剪切流的影响愈加凸显。

采煤工作面水流声的降噪算法研究

采煤工作面水害事故发生前伴有水流声出现,为减小常见机械设备噪声对水流声识别的影响,提出了一种改进小波阈值降噪法。为了补偿水流声在采集过程中高频信号的损失,对其进行了预加重、分帧、加窗等预处理;采用小波软、硬阈值函数折衷法对阈值函数进行改进,避免了信号处理后带来的附加振荡问题;在固定阈值中引入了分解层数j,变化的阈值可最大程度分离水流声信号与噪声信号。结果表明,改进小波阈值降噪法相较于谱减法、子空间法和小波阈值法的硬阈值函数,输出信噪比提高了1 dB以上,降噪性能提升了15%左右;相较于小波阈值法的软阈值函数,当输入信噪比大于0 dB时,输出信噪比提高1 dB以上,可有效降低水流声信号中的机械设备噪声干扰。

中央空调多联机液流噪音影响因素研究及对策

家用多联机使用过程中出现的噪音问题,是目前多联机售后投诉的重中之重,但由于多联机空调的控制逻辑复杂性、安装规范性、系统可靠性因素,带来了问题处理的高难度。多联机噪音问题多种多样,其中多联机内机的液流噪音,是所有噪音问题里最难解决的。本文调研了现有主流造成多联机内机液流噪音的各种因素,结合实际处理过程的有效方法经验,分析了各类液流噪音的形成机理、控制关键因素,总结形成有效的系统解决策略。

高速叶片泵流体噪声变化特性研究

为了研究高转速工况下叶片泵噪声的产生机制和变化特性,采用计算流体力学和计算气动声学联合仿真技术,对高速叶片泵的流体噪声变化规律进行数值模拟。通过建立高速叶片泵流体噪声计算模型,在考虑声固耦合的情况下,研究了转速和油液温度对高速叶片泵流体噪声的影响,并进行了实验验证。结果表明:在相同频率下,体声源强度高于面声源强度,且随着频率的上升,声压总体呈现下降趋势;随着油液温度的升高,由流量脉动和空化引起的流体噪声减小,温度每上升30℃,噪声值总体下降1.15~8.76 dB。

某新建油库公路发油装置异常噪声的分析与控制

针对某新建油库公路发油装置噪声异常现象,测量了现场装置噪声声压级,分析了噪声异常原因应源于工艺设计、设备选型、设备安装和运行管理存在的缺陷所致,尤以选用的电液阀高噪声特性和低流量发油是各发油台噪声普遍异常的主要原因;而燃料乙醇与组分汽油流量配比失衡引起燃料乙醇管道泵频繁启停产生的连续水击,是乙醇汽油较非乙醇汽油装置噪声明显增大,以及出现间隙性高音调啸声的主要原因。因此,以更换电液阀、调整流量和其他降噪措施在7#发油台试行后测量结果对比表明:3支鹤管先后同时发油时的噪声平均声压级较前分别下降19.68,18.54,20.06 dB(A),3种措施降噪平均贡献率分别为64.68%,29.34%,5.98%。发油现场装置噪声检测满足了GB/T 50087—2013《工业企业噪声控制设计规范》的限值要求。研究结果可为油库建设工程的设计、设备选型和安装施工提供参考和借鉴。

炉管内壁结焦流致噪声声场特性的数值模拟

炉管内壁结焦是管式反应器长期安全运行的重要影响因素。由于炉管内壁结焦会诱发异常流动噪声,因此可采用声学方法检测炉管内壁结焦状态。以含焦块区域的炉管为研究对象,基于大涡模拟和广义莱特希尔方程对结焦初期的炉管进行二维数值计算,并对计算得到的焦块附近噪声分布特性进行研究。结果显示:炉管内壁结焦时,由于湍流应力作用,焦块后方会出现明显的流动噪声场,且声场强度随距离逐渐减弱。此外,研究模拟分析了不同高度和不同迎角焦块对流致噪声的影响,发现随着焦块高度从2 mm增加到8 mm,总声压级增加35 dB。研究工作可为炉管内壁结焦状态的声学检测提供指导。

商用空调制冷剂流动音的机理分析与改善

针对商用空调中的制冷剂流动音问题,通过试验与仿真相结合的方法对其机理进行了研究,发现电子膨胀阀B管与异径接头间的空腔区域存在声腔共振现象。根据声腔模态的分布特点,提出了异径接头一体化的改善方案,对制冷剂流动音的关键频段改善达3dB(A)以上,显著地改善了听感。

不同航速下SUBOFF流噪声频谱相似律研究

研究流噪声与航速关系可以有效地解决高航速水下航行器流噪声预报的难题。基于Lighthill声类比理论,研究缩尺比为1∶24的SUBOFF模型在特定航速范围内的声源特性,得到了流噪声频域结果与航速关系,给出了不同航速下基于斯特劳哈尔数和航速关系的流噪声频谱换算方法。研究结果表明,随着航速的提高,SUBOFF声指向性形状基本不变,低频范围内声辐射具有偶极子特性,辐射声功率的大小与航速的6次方成正比。在同一流场模型下,基于偶极子换算关系下的高航速原型预报值和大涡模拟计算值总声功率级和总声源级误差分别为1.2 dB和2.3 dB。

汽车顶衬吸声性能影响因素分析

为研究影响汽车顶衬吸声性能的因素,基于传递函数法,使用阻抗管测试顶衬材料的吸声特性,基于直流气流法测试顶衬材料的流阻率,分析生产工艺、面料、PU、胶水和流阻率对顶衬的影响。结果表明:生产工艺、面料层、PU是影响顶衬吸声性能的主要因素;在1000 Hz频率段以上两步法生产工艺吸声系数提高0.1~0.45;针织面料比印花无纺布面料在整个频率段内吸声系数提高0.05~0.29;在1000 Hz频率段以上,增加PU的厚度或密度,吸声系数提高0.02~0.43,吸声峰值接近1;平均吸声系数随流阻率增大而增大,合理选用流阻率较高的顶衬,可有效增大声波在材料中传播的阻力,有利于快速衰减声能,提高吸声效果。

切向流作用下含机械阻抗的声衬建模及分析

为提高声衬低频吸声能力,在声衬中引入机械阻抗结构,建立系统声阻抗模型并开展分析。首先,基于声传播方程,结合传递矩阵法建立均匀管道声传播模型。通过引入穿孔板及机械阻抗声学协调条件,进一步得到切向流作用下含机械阻抗的声衬阻抗模型。通过与现有文献及有限元法进行对比来验证给出方法的可靠性。对含机械阻抗的双自由度声衬开展数值分析,其结果表明,引入机械阻抗能显著提升声衬的低频吸声性能,声衬整体吸声量随流动马赫数的增大而先增大后减小,且较小的机械阻抗质量能够获取更好的低频吸声效果,低频吸声峰值频率随机械阻抗固有频率的增大而增大,峰值高度随机械阻抗阻尼的增大而减小。

二代定量血流分数评估血管腔直径在冠状动脉支架植入术中的应用价值

目的探讨二代定量血流分数(quantitative flow ratio 2,QFR2)测量冠状动脉血管腔直径是否具有作为经皮冠状动脉介入(percutaneous coronary intervention,PCI)治疗中选择合适支架尺寸的参考价值。方法回顾性纳入并分析2021年2月至2021年9月在广东省人民医院行PCI治疗中有血管内超声(intravenous ultrasound,IVUS)检查的冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary heart disease,CHD)患者96例的资料。以PCI治疗后IVUS测量的植入支架的边缘近、远端血管腔直径为“金标准”,用QFR2、定量冠状动脉造影(quantitative coronary angi⁃ography,QCA)测量的支架边缘近、远端血管腔直径与IVUS测量的支架边缘近、远端血管腔直径进行比较,探讨QFR2测量的支架边缘近、远端血管腔直径与IVUS测量的支架边缘近、远端血管腔直径的相关性和一致性。结果96例CHD患者(100条血管,植入157枚支架)入选本研究。QFR2、QCA和IVUS测量的支架边缘近端(P=0.481)和远端(P=0.083)血管腔直径之间比较,差异无统计学意义;QFR2和IVUS测量的支架边缘近端(r=0.892,P<0.001)和远端(r=0.880,P<0.001)血管腔具有较好的相关性,其优于QCA与IVUS测量的近端(r=0.723,P<0.001)和远端(r=0.718,P<O.001)血管腔直径的相关性。QFR2测量的支架边缘近端(平均绝对差值为0.09,平均差值的95%可信区间[LOA]为-0.55~0.37)、远端(平均绝对差值为0.16,LOAs为-0.64~0.31)的血管腔直径与IVUS的一致性均优于QCA(近端平均绝对差值为0.02,LOAs为-0.83~0.78;远端平均绝对差值为0.14,LOAs为-0.96~0.69)。结论与QCA相比,QFR2在测量血管腔直径方面同IVUS具有更好的相关性和一致性。QFR2显示的血管腔直径对于帮助术者选择合适的支架尺寸具有一定的参考意义。

基于归一化流概率模型的水电机组异常声音检测

为推进水电机组智能化运维的发展,提出了一种自注意多阶统计量池化(SAMOSP)归一化流条件概率模型(NFCPM)用于水电机组的无监督异常声音检测。文中首次提出了自注意多阶统计量池化模块。该模块首先用一维压缩卷积层和瓶颈压缩激励部分自注意到时间帧的权重向量。权重向量用来计算多阶统计池化向量。然后再分频段的自注意到多阶统计池化量的不同权重,并按其提取不同频段的重要统计量信息,从而得到时频图的自注意统计池化特征向量。接着用归一化流条件概率模型对从水轮机组正常音频信号中提取到的自注意统计池化特征向量进行正常数据的概率建模。不同时间段的测试样本在该正常数据概率模型中进行测试,并得到相应的分数。分数越低表示概率密度越低,则异常程度越大,从而实现水电机组音频信号的无监督异常检测。

汽车集成水箱噪声数值模拟研究

针对汽车集成水箱正常工况下水流翻滚噪声机理,采用声学Lighthill声类比理论与计算流体力学(CFD)流场耦合,对水箱电机侧进行数值模拟研究。本文采用SST(Menter)K-Omega分别对优化前与优化后水箱内部结构进行流场定常分析以及通过分离涡模型进行非定常求解,输出水箱内部压力与速度云图、叶轮脉动压力云图,然后作为声学有限元与无限元数值计算的输入进行直接频响分析,对比不同模式下水流噪声,分析水箱内部声压级变化。结果表明:冷却液翻滚声主要集中在50~500Hz,通过箱体传递,内部水箱挡板处形成明显的涡流现象,声压级分布较大,整体属于宽带噪声特性曲线。优化流道板模型水箱噪声降低3.65dB,涡流强度减小。研究结果对汽车水箱设计和性能改造提供很多的理论基础。

海底天然气渗漏流量声学测量方法及初步实验研究

测量每年海底渗漏释放到海洋水体及大气中的具有温室效应的甲烷的量具有重要的科学意义。文章提出了测量前调整气泡状态并用透射声波波形-幅度参数测量渗漏气泡流量的新方法。通过空间频谱分析得出声波测量窗口高度小于气泡流每秒上升的距离时,文章所设计的声波传感系统可以有效地测量气泡流速。根据求解声波方程的Born近似方法得出了气泡直径与测量声波波长的关系,该关系是确定测量系统结构参数的依据。实验表明,采用蜂窝芯板为主的结构可把气泡调整为直径小于3mm且空间分布均匀的状态,气泡流速测量精度可达±2%,透射声波幅度与截面含气率有近线性关系;初步验证了气泡流量测量方法的可行性。