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喷注噪声的数值模拟

韩阳泉  
【摘要】: 将计算流体力学与气动声学相结合,进行圆形喷口的湍流射流噪声的预测。使用标准κ-ε湍流模型对圆湍射流进行三维模拟,得到射流的基本结构:前6.2倍喷口直径区间为射流的核心区,该区间射流速度基本不变;6.2倍喷口直径以后为射流的主体段,这个区间流速沿轴线方向有规律衰减,射流影响范围明显扩大。运用轴对称原理,将三维圆湍射流简化为二维射流,推导出大涡模拟的控制方程。通过二维非稳态的模拟,得到流场的瞬态特性,捕捉到射流初级涡的产生,发展及其第一次和第二次配对的过程,确定了从喷口开始到流动下游10倍直径区间为射流噪声的主要发声区。 将气动声学中的FW-H方法与计算流体力学所得的结果相结合,预测出圆湍射流噪声的特点,在相同喷口直径,相同流动介质(空气)下,高压辐射的声压级要高于低压辐射的声压级,但是二者的频谱图是相似的,为近似于平行的两条线;在相同喷口直径,相同压力下,流动介质为水蒸气和介质为空气的频谱也是相似的,介质的变化对辐射噪声的影响没有压力的影响明显。受算法和计算条件的限制,以上模拟对辐射噪声的高压频段的预测均不理想。


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