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原文传递管内气液两相流场和声场研究

论文题名：	管内气液两相流场和声场研究
关键词：	发动机;排气管;管内两相流;声传播;水锤理论;排气噪声
摘要：	在发动机排气管内,对排出的废气进行喷淋冷却,可改变气体的温度和密度,进而引起声阻抗的变化,使部分排气噪声在传播过程中发生反射,而气液两相介质混合产生的摩擦也会消耗一部分噪声能量,这些均有助于排气噪声的降低,由此可见对带有喷淋冷却的发动机排气管内流场和声场的研究具有重要意义。　　本文首先对管内两相流中声传播的基础理论进行了研究,将水锤理论中弹性管内的声速公式改写为与管壁受压力波膨胀引起的管横截面积的变化的关系,由此推导了气液两相层状流、环状流中各相声速的计算公式,获得了两相声速随空隙率的变化关系。在柱坐标中,基于单相流中管内声波导理论及截止频率的计算方法,以气液分界面上的声压连续、法向质点振速相等为边界条件,计算出了环状流中气相截止频率。　　通过对CFX软件中的两相流体形态、相间传热、相间作用力等各种两相流计算模型特点的对比研究,建立喷淋冷却过程的模拟方法,实现了带有喷淋冷却的发动机排气过程的仿真,获得了管内气液两相体积分数、温度、速度和压力的分布;依据不同冷却水流量下的计算结果,分析了气相温度和速度的变化规律。　　对于带有喷淋冷却的发动机排气管内的声场,本文使用CFX和Virtual.LabAcoustic结合计算流噪声的方法模拟管内声场,实现了低液相体积分数下的气液两相管内声场的数值仿真,获得了管内声场的分布规律。　　论文最后搭建了发动机排气喷淋冷却模拟实验台,对管内不同位置的声压和喷淋冷却后的气相温度进行了实验测量,研究了影响气液两相管内声场的因素,并验证了冷却水的喷入对降低管内排气噪声的积极作用。
作者：	杨显锋
专业：	轮机工程
导师：	柳贡民
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文