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船用柴油机消声器湍流噪声仿真与优化设计
| 论文题名： | 船用柴油机消声器湍流噪声仿真与优化设计 |
| 关键词： | 船用柴油机;消声器;湍流噪声;优化设计 |
| 摘要： | 消声器作为进排气系统中最简单有效的降噪设备，广泛应用于船舶行业中。但随着发动机功率的提升，进排气系统内气流流速提高，消声器的再生噪声便成为了不可忽视的问题。消声器再生噪声的产生因素较为复杂，其中，流体在经过消声器内部的复杂结构，引起流体流动状态的不稳定而产生的湍流噪声为其主要组成部分。本文针对消声器气流湍流噪声展开研究。 本文采用了Fluent中的RNGk-ε模型和宽频噪声模型对六种基础消声结构的定常流场和内场气流湍流噪声进行分析。根据数值计算结果得出消声结构中气流湍流噪声的产生机理，即各消声结构引起流场中产生速度梯度从而诱发气流湍流噪声;并总结出六种基础消声结构诱发气流湍流噪声的主要区域，即为进出口管道壁面，速度势核外焰区域以及各消声结构的壁面。 采用Fluent和Virtual.Lab相结合的混合计算方法，以出口偏置消声结构和出口内插管消声结构为对象，研究了湍流噪声外场辐射的频谱特性。对计算所得的湍流噪声声压级频率响应曲线进行分析，得出膨胀腔较长时的出口偏置距离，膨胀腔较短时的出口偏置距离，出口内插管偏置距离和出口内插管长度对气流湍流噪声的影响规律;并分析各研究对象的内部流场得出产生这些影响规律的原因。 对船用柴油机进气消声器进行优化设计，并通过数值计算对优化设计方案进行预测分析，计算结果表明优化方案全面提升了原消声器的性能。然后针对优化后的消声器的阻力性能和声学性能搭建试验台，验证了数值计算的准确性，并测得优化后消声器的阻力性能和声学性能均得到大幅提升，其中，柴油机110％工况下，阻力下降了100Pa，2000Hz-5000Hz频段内的插入损失提高了约15dB。 |
| 作者： | 胡锐 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 张新玉;武玉增 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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