基于LBM的空腔流動及聲傳播研究.pdf

1、氣動噪聲在現(xiàn)今工程和生活實際中處處可見，控制噪聲無論是對工業(yè)實際亦或是日常生活都較為重要。而關(guān)于其數(shù)值模擬計算也在近幾十年來逐漸成為熱點(diǎn)，LBM正是其中能夠較好模擬聲波的產(chǎn)生及傳播的方法之一?；诮^熱、等熵假設(shè)的D2Q9可以將流體視為微可壓，這使聲傳播模擬成為可能。本文研究主要從以下幾方面進(jìn)行：
　　首先模擬多類型空腔流，其中包含方形腔、三角形空腔、半圓形空腔以及梯形空腔。選取含插值的斜邊界外推法處理這幾類含復(fù)雜邊界的空腔。改變流

2、速以探究流速變化對各類空腔流場的影響，這些影響主要體現(xiàn)在渦強(qiáng)、渦中心源位置變化及渦數(shù)量等方面?？傮w而言隨著入流速度的提高，空腔內(nèi)渦流狀態(tài)逐漸向復(fù)雜化不穩(wěn)定化發(fā)展，當(dāng)壁面剪切流達(dá)到一定程度時，空腔一般都將于底部或兩側(cè)的近壁面處由主渦分化出小渦。
　　其次，為全面了解聲波傳播特性，對點(diǎn)源、線源的傳播、同頻率與不同頻率點(diǎn)源的合成、不同松弛時間下波的傳播特性以及對多普勒效應(yīng)進(jìn)行模擬分析。通過將理論分析解與點(diǎn)源、線源在各時刻的LBM模擬結(jié)果

3、對比，初步驗證其計算可行性。對干涉現(xiàn)象的模擬和多普勒現(xiàn)象的計算分析進(jìn)一步證明了其模擬聲波的準(zhǔn)確性，同時，采用不同松弛時間進(jìn)行模擬，得出松弛時間與流場阻尼正相關(guān)，但與聲速無關(guān)。
　　最后，本文對矩形腔進(jìn)行了獨(dú)立研究，從深長比、入口流速、粘性等角度進(jìn)行了模擬分析，然后對比相同條件下傳統(tǒng)CFD計算結(jié)果，統(tǒng)計二者誤差，結(jié)果顯示深長比較大和深長比較小情況下其誤差較低，流速方面，二者誤差隨流速降低而降低。同時，網(wǎng)格技術(shù)的模擬說明了其能在一定程