串列雙圓柱繞流噪聲數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、柱體繞流引起的氣動噪聲問題是廣泛存在于航空、航海、海上平臺、風(fēng)工程等中的實際工程問題，交替性的旋渦脫落導(dǎo)致垂直于流動方向上的升力的劇烈變化，從而引起結(jié)構(gòu)的振動和噪聲，嚴(yán)重時會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。因此，如何消除或盡力減少柱體繞流引起的振動和噪聲成為工程設(shè)計必須考慮的問題。對此，學(xué)者們進行了大量的研究工作。相對于單圓柱，串列雙圓柱由于圓柱間存在耦合作用而使得流動更為復(fù)雜，而且其現(xiàn)象更為普遍。所以，研究串列雙圓柱繞流引起的氣動噪聲問題，具有重要的

2、學(xué)術(shù)意義和實用價值。
　　 本文對低速湍流流經(jīng)串列雙圓柱時的流動及輻射噪聲進行了數(shù)值模擬。流場的計算使用大渦模擬模型，獲得流場數(shù)據(jù)后使用混合方法應(yīng)用FW-H聲學(xué)類比分析得出了由流動誘發(fā)的噪聲?；旌戏椒ò延嬎銋^(qū)域分成了聲源區(qū)和聲輻射區(qū)，在不同區(qū)域上應(yīng)用不同的控制方程，能夠分離計算長度，減小運算量。作者對間距比L/D=2(其中L為兩圓柱中心距，D為圓柱直徑)，來流速度20m/s的串列雙圓柱分別取三種直徑D=5mm、D=10mm、D=

3、20mm進行了對比模擬計算，以考察不同圓柱直徑對雙圓柱繞流及流動噪聲的影響。當(dāng)間距比L/D=2，直徑D=10mm時，選取來流速度10m/s、20m/s、50m/s進行對比計算模擬，以考察不同速度的影響。在直徑D=10mm，來流速度20m/s時，取四種間距比L/D=1.5、L/D=2、L/D=3、L/D=5進行了對比模擬計算，以考察不同間距比對繞流氣動噪聲的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著圓柱直徑的增大，旋渦脫落頻率降低，繞流輻射噪聲聲壓能增大。隨著

4、來流速度的增加，旋渦脫落頻率增加，而繞流輻射噪聲聲壓級增大。不同間距比對圓柱旋渦脫落有一定影響，從而也影響到輻射噪聲，存在噪聲最大的臨界間距比；同時輻射聲場具有較明顯的指向性。
　　 本文探討了降低雙圓柱繞流噪聲的措施，提出可以采用減小來流速度、圓柱直徑以及避免間距比L/D=3的布置來降低繞流噪聲。為了進一步研究雙圓柱繞流噪聲并檢驗數(shù)值模擬結(jié)果，作者在風(fēng)洞中做了串列雙圓柱繞流噪聲實驗，實驗結(jié)果表明最大噪聲聲壓級與數(shù)值模擬結(jié)果符合