封閉空間的聲固耦合特性分析.pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室是在高溫、高強(qiáng)噪聲環(huán)境中工作，容易產(chǎn)生聲疲勞和熱疲勞破壞，嚴(yán)重影響到整個(gè)燃燒室的壽命，乃至整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體壽命。燃燒不穩(wěn)定不僅影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作穩(wěn)定性，而且還是造成燃燒室火焰筒薄壁結(jié)構(gòu)聲振耦合疲勞破壞的重要原因。燃燒不穩(wěn)定的非穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)與燃燒室火焰筒的固有聲學(xué)振型密切相關(guān)。因此，為了提高燃燒室火焰筒的疲勞壽命，對(duì)其本身振動(dòng)特性和聲學(xué)特性以及聲固耦合特性的研究顯得尤為重要。本文應(yīng)用理論推導(dǎo)和有限元相結(jié)合的方法，對(duì)封閉空腔的

2、聲場(chǎng)特性、結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性和聲固耦合特性進(jìn)行了研究，并完成了聲振模態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作。
　　本文從圓柱面封閉聲腔的聲模態(tài)公式出發(fā)推導(dǎo)了雙層柱面封閉聲腔的聲學(xué)模態(tài)公式，從理論和有限元計(jì)算兩方面研究了圓柱面和雙層柱面封閉空間的聲學(xué)模態(tài)。根據(jù)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形燃燒室的實(shí)際尺寸設(shè)計(jì)加工了簡(jiǎn)化模型，應(yīng)用此模型進(jìn)行聲學(xué)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的聲模態(tài)固有頻率與有限元的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證。隨后用邊界元及實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法分析了環(huán)形燃燒室簡(jiǎn)化模型在出口端開

3、口的情況下的聲學(xué)特性。使用有限元方法研究了流場(chǎng)和溫度場(chǎng)對(duì)封閉空間內(nèi)部聲現(xiàn)象的影響。從Donnell-Mushtari圓柱殼體理論出發(fā)，給出了簡(jiǎn)支薄壁圓柱殼體的固有頻率和聲學(xué)模態(tài)公式，使用有限元驗(yàn)證了該公式，利用已經(jīng)得到的模態(tài)采用模態(tài)疊加法編寫計(jì)算程序計(jì)算了該柱殼的諧響應(yīng)，并同有限元結(jié)果相對(duì)比，對(duì)燃燒室簡(jiǎn)化模型的結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行了有限元和實(shí)驗(yàn)兩方面的研究。給出基于模態(tài)耦合理論的聲固耦合理論，使用有限元方法對(duì)簡(jiǎn)支柱殼封閉空間的聲固耦合特性進(jìn)行了