某調(diào)節(jié)閥的氣動噪聲研究.pdf

1、調(diào)節(jié)閥廣泛應(yīng)用于各種流動控制系統(tǒng),是調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的重要元件。由于通過節(jié)流的方式控制流量,調(diào)節(jié)閥一直是系統(tǒng)中的高噪聲源。高噪聲不僅嚴重影響周圍工作人員的身體健康,而且會降低設(shè)備精度,甚至引起機械零部件的損壞。本文以某船用汽輪機調(diào)節(jié)閥為研究對象,針對其氣動噪聲問題進行了以下研究:
　　首先,應(yīng)用計算流體力學(xué)軟件FLUENT對調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流場進行仿真分析,包括穩(wěn)態(tài)流場分析和瞬態(tài)流場分析。通過穩(wěn)態(tài)流場分析,獲得了調(diào)節(jié)閥內(nèi)流場分布與其工作壓比的

2、關(guān)系,初步確定了湍流最劇烈的工況。然后,針對湍流最劇烈的工況,采用大渦模擬方法對閥內(nèi)流場進行了瞬態(tài)分析,獲得了閥內(nèi)流場相關(guān)參數(shù)的時變特性。之后又根據(jù)瞬態(tài)流場分析的結(jié)果,對引起調(diào)節(jié)閥內(nèi)氣動噪聲的主要原因進行了分析,并確定了調(diào)節(jié)閥內(nèi)噪聲最大點所在位置。
　　其次,對調(diào)節(jié)閥內(nèi)噪聲最大位置的氣動噪聲特性進行了分析。通過求解FW-H方程研究了相關(guān)位置氣動噪聲的頻譜特性,最后結(jié)合流場分析過程中出現(xiàn)的激波現(xiàn)象,分析了激波對氣動噪聲的影響。

3、>　　再次,分別從結(jié)構(gòu)共振和聲共振的角度對調(diào)節(jié)閥進行了結(jié)構(gòu)模態(tài)分析和聲腔聲模態(tài)分析,研究了調(diào)節(jié)閥內(nèi)的氣動噪聲與閥體結(jié)構(gòu)本身的聲振耦合關(guān)系。
　　最后,基于以上分析的結(jié)果對閥門結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計,并通過對閥內(nèi)流場和噪聲水平的數(shù)值模擬驗證了新型調(diào)節(jié)閥的降噪效果。
　　通過對閥內(nèi)流場的數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),閥內(nèi)速度最高點出現(xiàn)在閥碟和閥座形成的環(huán)形通道內(nèi);閥碟下方,閥座喉部及擴壓段區(qū)域流動參數(shù)變化劇烈,是氣動噪聲的主要區(qū)域;在閥碟和閥座形成

4、的環(huán)形通道出口處及擴壓段對沖區(qū)域存在明顯的激波現(xiàn)象,激波引起了邊界層的分離,與超音速射流相互作用使射流的擴張速率迅速增加,在流場中形成復(fù)雜的激波結(jié)構(gòu)和不同尺度的湍流結(jié)構(gòu)。通過對閥內(nèi)氣動噪聲的分析發(fā)現(xiàn)閥內(nèi)氣動噪聲具有顯著的寬頻帶特性,沿閥門出口段的軸線方向上,氣動噪聲的幅值逐漸降低,主要噪聲的頻帶范圍逐漸下降。
　　調(diào)節(jié)閥的高噪聲與閥內(nèi)工作介質(zhì)流動形態(tài)有關(guān),閥內(nèi)工作介質(zhì)的流動形態(tài)又受到調(diào)節(jié)閥流道結(jié)構(gòu)的影響,而閥座喉部處型線的曲率是影