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燃气轮机排气引射器流场及气动噪声特性分析
| 论文题名： | 燃气轮机排气引射器流场及气动噪声特性分析 |
| 关键词： | 燃气轮机;排气引射器;流动特性;气动噪声;数值模拟;声类比 |
| 摘要： | 船舶噪声不仅会损害船员健康，还会对一些设备产生影响。同时，一些特殊舰船需要控制噪声以满足其隐身性能。管路系统的气动噪声是船舶噪声的重要组成部分，其影响不可忽视。排气引射器作为一种典型管路结构，内部流动具有速度快，流量大的特点，对其进行相关研究是有必要的。本文以船舶燃气轮机排气引射器为研究对象，采用数值模拟的方法对其流场及声场特性进行了研究，具体研究内容如下: 本文首先对两种典型气动噪声对象进行了模拟计算，通过模拟结果与实验结果进行对比确定了后续的噪声研究方法:对于引射器内部的气动声源特性采用Lighthill声类比和M(o)hring声类比进行研究，引射器外部的喷流噪声采用SNGR方法进行模拟计算。 然后，对排气引射器的三维流场进行了模拟计算。模拟结果表明，不同工况下排气引射器内流场分布规律差异较小，引射器主流喷口内侧及其后续主流气流内部的湍动能值较大。引射器外部喷流的湍动能峰值位于引射器出口区域;通过对突片引射器的模拟计算发现，突片结构会致使其后续流场产生更多的漩涡，这些漩涡能够加速主流与次流的掺混，并阻碍原有漩涡的发展;同时，由于引射器出口气流速度均匀性的提升，突片引射器外部喷流的势流核心更长，湍动能峰值更小。 最后，采用三种声学计算方法对引射器的气动噪声进行了研究。研究结果表明，引射器内部声源呈现出“低频声源分布范围广，能量高，高频声源分布范围小，能量低”的分布特点;对近场监测点的频谱曲线对比发现，不同监测点的频谱曲线趋势以及后期幅值差异较小，曲线差异主要在低频段。突片结构能够降低内部声源作用在远场监测点的声压级，降噪幅值能达到2dB以上;采用SNGR方法对引射器外部喷流噪声进行计算，计算结果表明，外部喷流噪声曲线没有明显的峰值，变化趋势符合气流混合噪声特性，工况降低会导致喷流噪声的峰值频率减小。突片结构能够降低引射器的喷流噪声，五突片引射器的降噪幅值为2.56dB，八突片为2.27dB，但突片的引入并不会明显改变频谱曲线的变化趋势。 |
| 作者： | 赵星 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 孙涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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