基于AMESim和Fluent的载流管道系统降噪研究

针对某载流管路,采用AMESim和Fluent相结合进行仿真计算,对指定管路流噪声进行计算。设计出相应的低噪声水动力管系附件,并对管路加装导流降噪装置前后进行声学分析和评估。结果表明,该导流装置改善了管道相应位置的流动状态,对于相应的管路有较好的降噪效果。     

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Lighthill声类比的流激噪声三维计算及验证

随着舰艇管路系统中阀门、泵及弯管等部件流激噪声问题的日益突出,水动力流激噪声数值计算方法逐渐受到关注。针对阀门的流动诱导噪声问题,文章结合大涡模拟和Lighthill声类比理论,建立了流激噪声混合计算方法并对类阀空腔模型进行了数值模拟和验证。首先,流场采用大涡模拟计算了低马赫数下三维类阀空腔模型的非定常流动。然后,将流场计算结果导入ACTRAN,通过ACTRAN中基于有限元/无限元的Lighthill声类比理论对流噪声进行求解。最终将流激噪声计算结果与声学试验进行了对比分析。对比结果表明,该流激噪声混合计算方法可行且计算结果可靠,可应用于水动力噪声的研究。     

流固耦合作用下的注水管路流激振动噪声数值模拟

大压差工况下,船舶内部液舱自流注水时管路振动噪声问题突出。采用有限体积法离散大涡模拟的流体控制方程,计算分析典型工况下注水系统管内流场。考虑管内液体对管道结构振动的影响,计算注水管路的“湿模态”。以管路壁面流体压力脉动作为激励源,基于有限元法对流固耦合作用下管道结构的振动和流激振动辐射噪声进行数值模拟。对阀门上下游不同监测点的流激振动噪声频谱进行分析,探究管路流激振动噪声产生、传播和衰减规律。分析结果表明:注水系统管道结构流激振动噪声沿管道传播基本无衰减;流激振动噪声频带较宽,主频率为80 Hz;管道结构的流激振动噪声整体幅值较大,需要采取增加弹性管卡等措施进行治理。     

舰船开孔流动噪声控制措施研究

基于计算流体软件,采用大涡模拟方法计算了给定来流速度条件下表面开孔的非定常流场,分析了流场的非定常流频谱特性,采用边界元方法模拟了噪声源特征,对各种流动噪声控制措施进行了对比分析。计算结果表明,开孔形式的改变会直接影响流噪声的水平,设计结果可以为舰船流水孔的降噪设计提供参考。     

基于数值计算的蒸汽管路支管与双弯头流噪声预报

运用有限元仿真软件对蒸汽管路中支管与双弯头相连的局部管路进行流噪声计算,分析支管与双弯头的间距对速度、压力和声功率级分布的影响规律。结果表明,流场中的最大噪声声功率级随着支管与双弯头间距的改变而小幅变化,变化幅度均不超过1.5%。蒸汽管路低噪声设计时的支管与弯头布置间距可在3~11倍管径范围内合理选取。     

舰船开孔流动噪声控制措施研究

基于计算流体软件,采用大涡模拟方法计算了给定来流速度条件下表面开孔的非定常流场,分析了流场的非定常流频谱特性,采用边界元方法模拟了噪声源特征,对各种流动噪声控制措施进行了对比分析.计算结果表明,开孔形式的改变会直接影响流噪声的水平,设计结果可以为舰船流水孔的降噪设计提供参考.     

流固耦合作用下的注水管路流激振动噪声数值模拟

大压差工况下,船舶内部液舱自流注水时管路振动噪声问题突出。采用有限体积法离散大涡模拟的流体控制方程,计算分析典型工况下注水系统管内流场。考虑管内液体对管道结构振动的影响,计算注水管路的"湿模态"。以管路壁面流体压力脉动作为激励源,基于有限元法对流固耦合作用下管道结构的振动和流激振动辐射噪声进行数值模拟。对阀门上下游不同监测点的流激振动噪声频谱进行分析,探究管路流激振动噪声产生、传播和衰减规律。分析结果表明:注水系统管道结构流激振动噪声沿管道传播基本无衰减;流激振动噪声频带较宽,主频率为80 Hz;管道结构的流激振动噪声整体幅值较大,需要采取增加弹性管卡等措施进行治理。     

直通截止阀流场与噪声数值分析

针对直通截止阀引起的船舶管路系统流场和噪声问题,采用流体力学软件 Fluent对实际使用的CB855A-DN80直通截止阀流场和噪声进行数值仿真计算。研究结果表明,流阻系数随流体流速增大呈逐渐减小的趋势,但数值变化不大。随着流速增大,水动力噪声声压级逐渐增大。     

直通截止阀流场与噪声数值分析

针对直通截止阀引起的船舶管路系统流场和噪声问题,采用流体力学软件Fluent对实际使用的CB855A-DN80直通截止阀流场和噪声进行数值仿真计算。研究结果表明,流阻系数随流体流速增大呈逐渐减小的趋势,但数值变化不大。随着流速增大,水动力噪声声压级逐渐增大。     

船舶生活污水真空管路消声器性能研究

船舶生活污水真空管路系统噪声对船员的工作和生活环境会产生严重影响，船员对于该管路系统降噪有强烈的需求。该文对船舶生活污水真空管路系统噪声源进行特性分析，研究了该管路噪声控制技术，提出了该管路系统降噪措施，开展了管路消声器设计及性能试验研究，对改善机舱及生活舱室工作生活环境起到了积极的作用。     

套筒调节阀声振特性数值分析与优化

针对调节阀在实际工况中存在的噪声问题,通过建立调节阀三维模型,利用计算流体力学（CFD）计算阀内稳态流场和瞬态流场,再以流场信息为激励源,结合声学边界元法（BEM）中声振耦合的数值模拟方法,对该阀的噪声特性以及振动特性进行了分析。通过优化套筒设计参数,研究了不同设计参数对噪声特性的影响。研究表明：在设计压力范围内,该阀的噪声特性以及振动特性符合设计要求。对比分析不同参数下的套筒小孔锥度和套筒壁厚的流致噪声发现,在锥度为15°时,声压级达到最小值76.5 dB(A);在壁厚为10 mm时,声压级达到最小值70.74 dB(A)。研究结果可为研究新型调节阀的优化降噪提供参考。     

涡流发生器引起的流动阻力特性研究

为了研究涡流发生器引起的流动阻力特性与噪声抑制效果的联系,采用流场与声场数值计算,结合有限元与无限元方法,基于船艏声呐导流罩模型对流动特性与流激噪声特性进行分析,在此基础上利用涡流发生器对流激噪声进行控制,并研究流动阻力与流激噪声的关系。计算结果表明,导流罩模型后方存在逆压梯度,导致边界层流动分离并产生大尺度涡,激励模型产生流激噪声;通过涡流发生器对边界层流动进行控制,可以抑制流激噪声;涡流发生器会导致模型受到更大的压差阻力,但是涡流发生器对边界层的控制作用不仅可以抑制流激噪声,还能减小模型的流动阻力,一定程度上减小涡流发生器结构本身带来的增阻影响。研究结果对涡流发生器的减阻研究有一定的指导意义。     

船舶主机特殊排气消音器及其排气系统流阻设计

针对船舶动力设备噪声大而降噪设备布置空间狭小的矛盾,介绍了船舶主机特殊排气消音器及其排气系统流动阻力的设计方案。其采用Fluent软件对排气系统内部流场进行数值模拟计算,计算结果和实验表明:优化后降噪设备满足系统内流动阻力损失和降噪设计要求。     

关于水泵进口流场均匀装置的研究

针对水泵进口流场的不均匀性,设计3种流场均匀装置。数值仿真和试验研究表明,矩形格栅式的流阻系数是导流体式和同心圆式均匀装置的3倍以上,截面轴向速度角是影响流场均匀性最主要的因素,3种流场装置均能够明显增加进口截面的轴向速度角。导流体1D在进流状态较差时,能够有效的降低水泵出口叶频线谱,且在水泵进流状态较好时无明显恶化进流流场现象,具有较广的适用范围。     

舷侧阀通海口结构形式对声学性能的影响

船舶内部包含大量的管路系统,舷侧阀排出口的结构形式直接影响船舶整体减振降噪的效果。选取实船典型管路系统的出口通海口结构为研究对象,建立通海口、管路系统、泵、船体外壳模型,利用数值仿真软件Fluent分析通海口结构的流场稳定性以及外部流场声压。通过研究多种通海口结构优化方案,明确了通海口声学性能较优的低噪声通海口。并分析了管路系统换装低噪声通海口后,整体管路系统中的通海口区域流场水动力噪声性能的变化规律。结果表明:相较实船通海口,低噪声通海口能有效增加通海口内部流场的稳定性,降低外部流场声压,有一定的降噪效果。     

海洋平台生活区通风管路系统噪声预报

针对海洋平台通风管路系统噪声进行研究,基于数值方法对通风系统管路流激噪声进行了计算,并与管路风机传递噪声的影响进行了对比,给出了通风管路系统噪声特性规律。采用CFD方法建立通风管路系统流体动力分析模型,得到风管湍流脉动压力;在此基础上,建立通风系统管路及典型平台房间噪声预报的统计能量分析模型,开展了特征参数对通风系统管路激流噪声的影响分析,并对风机传递噪声进行了研究。结果表明,风管流量与风管流激噪声直接相关,风机传递噪声对风机附近舱室有较大影响,距风机较远处管路噪声仍以流激噪声为主。     

关于水泵进口流场均匀装置的研究

针对水泵进口流场的不均匀性,设计3种流场均匀装置.数值仿真和试验研究表明,矩形格栅式的流阻系数是导流体式和同心圆式均匀装置的3倍以上,截面轴向速度角是影响流场均匀性最主要的因素,3种流场装置均能够明显增加进口截面的轴向速度角.导流体1D在进流状态较差时,能够有效的降低水泵出口叶频线谱,且在水泵进流状态较好时无明显恶化进流流场现象,具有较广的适用范围.     

高压差流量调节阀流道低噪声优化设计

针对船舶海水系统流量调节阀节流噪声突出的问题,采用计算流体力学的方法对流量调节阀在大压差工况下的内部流场分布进行仿真计算。基于原调节阀内流道流场计算结果,对调节阀流噪声产生的机理和原因进行分析。根据流量调节阀噪声产生原因,结合阀门低噪声设计的基本理论,对流量调节阀的内流道进行优化设计。对优化流道的流场计算结果表明,优化后的流量调节阀最高流速有效降低,阀后低压区面积减小,分割流道设计使阀芯内漩涡消除,阀后漩涡强度减弱,从根本上降低阀门流噪声,为流量调节阀的低噪声优化设计提供指导性建议。     

充液管路线谱噪声主动控制试验

针对充液管路系统低频线谱噪声控制问题,设计1套充液管路噪声主动控制系统并进行试验验证。在循环水管路试验平台上开展不同工况下的多线谱噪声有源控制试验,验证有源消声系统的降噪性能。试验结果表明,该系统可实现低频线谱噪声的有效控制,在管内可以取得10 dB以上的降噪效果,系统具有良好的鲁棒性。试验结果可以为舰船管路系统噪声主动控制提供切实有效的依据。