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流水孔流水孔研究对象

2022/07/16111 作者:佚名
导读:流水孔网格划分与边界设置 以单流水孔为基础,平板长300mm,宽100mm,前后流动域长度采用1 /2 板长,流动内腔为长300mm,宽100mm,高50mm 的长方体。流水孔形状为边长20mm 的正方形,与流动内腔成斜45° 角相连,内部流动深度为5mm。本文主要研究流体自入口进入流动域,经流水孔进入流动内腔,再回流至流动域,经出口流出的过程中流水孔的流噪声特性。采用接口技术实现流水孔与流动域和

流水孔网格划分与边界设置

以单流水孔为基础,平板长300mm,宽100mm,前后流动域长度采用1 /2 板长,流动内腔为长300mm,宽100mm,高50mm 的长方体。流水孔形状为边长20mm 的正方形,与流动内腔成斜45° 角相连,内部流动深度为5mm。本文主要研究流体自入口进入流动域,经流水孔进入流动内腔,再回流至流动域,经出口流出的过程中流水孔的流噪声特性。采用接口技术实现流水孔与流动域和流动内腔的连接,采用六面体结构化网格进行网格生成,总数为503000。在速度入口边界指定流动的速度和湍流参数,在流动出口边界指定流动的回流湍流参数,壁面指定无滑移条件。为了更清晰的计算流水孔附近的阻力特性,设置边界层,在壁面附近分布较密的网格。本文设置2 个水听器对流噪声数据进行采集,用以有效检测流水孔对平板流噪声的影响。1#水听器位于平板中心上方一倍流水孔厚度(5mm)的高度,用于监控流动域湍流噪声。2#水听器位于流水孔内部中心位置,用于监控流水孔内流动漩涡噪声。

流水孔单流水孔仿真分析

以单流水孔为计算模型,设定速度入口来流速度为5m / s,为了分析流水孔的存在对平板流噪声特性的影响。由图知,平板开孔前后噪声分布产生了明显的变化,流水孔位置( 流水孔上表面中心位于坐标原点) 处产生了较多的流噪声特征点,而且这些特征点的声功率峰值相对较高,说明流水孔的存在对流噪声的产生具有重要的影响。平板开孔后两处测点的流噪声水平明显提升。以流噪声特征点( 曲线峰值点) 为比较量,可知: 开孔后特征点向低频区转移,说明流水孔模型对于平板流噪声的影响,不仅体现在流噪声数值的增加上,还体现在特征点对应频率上,开孔后其低频特性将变得更加突出。为了更直观地表示平板开孔前后流噪声水平的变化,采用1 /3oct 滤波器采样,引入总声级作为比较量进行声学分析,其中心频率按国际标准化组织ISO 的推荐,选定为: (1.0,1.25,1.6,2.0,2.5,3.15,4.0,5.0,6.3,8.0)× 10,本文m = 2,3。平板开孔前后,因流水孔存在带来的流噪声改变占有相当的比重,考虑到本文所选模型流水孔与平板面积之比为1:7.5,所以总声级计算结果基本合理。对两组水听器数据进行比较可知,2#水听器计算结果高于1#水听器,这是由于1#水听器位于湍流附面层外,这样做可以有效地平均掉湍流噪声压力,降低水听器对流噪声的响应。而2#水听器位于流水孔流动漩涡中心,由于流水孔内流动正负压力不平衡的原因,其对流噪声的响应较大,所以造成了两种位置流噪声数值上的差异。

针对流水孔的流噪声特性,对单流水孔模型做四种来流速度(5m /s、10m /s、15m /s、20m /s)下的流噪声特性对比,随着来流速度的增大,流水孔模型流噪声特性呈现出与来流速度成正比的普遍规律。而且,流噪声曲线振荡现象更加明显,说明速度对流噪声的稳定性具有一定的影响。流水孔流噪声与来流速度呈正比例关系,来流速度从10m /s 到20m /s 的过程中,流噪声增加了10dB 左右。潜艇噪声级与航速有关,当航速超过战斗巡航速度(7.5m / s)时,潜艇噪声级与速度的6 次方成正比,也就意味着潜艇速度每增加一倍,噪声级将增加18dB。考虑到潜艇噪声包括机械噪声、螺旋桨噪声、水动力噪声三部分,本文给出的流水孔噪声仅为潜艇噪声的一部分,结合潜艇噪声其他影响因子,本文数据较为合理。

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