搜索空氣動(dòng)力性噪聲的產(chǎn)生機(jī)理及其聲源的類型
2017-02-27 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
空氣動(dòng)力性噪聲由流體流動(dòng)過(guò)程中的相互作用,或機(jī)械零件和周?chē)胺忾]媒質(zhì)(空氣)交互作用而產(chǎn)生的噪聲。
空氣動(dòng)力性噪聲產(chǎn)生的機(jī)理主要包括以下幾種類型:
1. 噴射噪聲:氣流從管口以高速(介于聲速與亞聲速之間)噴射出來(lái),由此而產(chǎn)生的噪聲稱為噴射噪聲,也稱為噴注噪聲或射流噪聲。
2. 渦流噪聲:氣流流經(jīng)障礙物時(shí),由于空氣分子黏滯摩擦力的影響,具有一定速度的氣流與障礙物背后相對(duì)靜止的氣體相互作用,在障礙物的下游區(qū)形成帶有渦旋的氣流。這些渦旋中心的壓強(qiáng)低于周?chē)橘|(zhì)的壓強(qiáng),每當(dāng)一個(gè)渦旋脫落時(shí),湍動(dòng)氣流就會(huì)出現(xiàn)一次壓強(qiáng)跳變,這些跳變的壓強(qiáng)通過(guò)周?chē)橘|(zhì)向外傳播,并作用于障礙物。當(dāng)湍動(dòng)氣流中壓強(qiáng)脈動(dòng)含有可聽(tīng)聲的頻率成分且強(qiáng)度足夠大時(shí),就能輻射出噪聲,稱為渦流噪聲或湍流噪聲。
3. 旋轉(zhuǎn)氣流噪聲:旋轉(zhuǎn)的空氣動(dòng)力機(jī)械(如飛機(jī)螺旋槳),旋轉(zhuǎn)時(shí)與空氣相互作用而連續(xù)產(chǎn)生壓力脈動(dòng),從而輻射的噪聲稱為旋轉(zhuǎn)氣流噪聲。
4. 燃燒噪聲:各種燃料通過(guò)燃燒器與空氣混合而燃燒,在燃燒過(guò)程中可產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲,這種噪聲稱為燃燒噪聲。氣態(tài)燃料燃燒噪聲有如下特性:
(1) 燃燒吼聲:可燃混合氣體燃燒產(chǎn)生的噪聲,稱為燃燒吼聲。燃燒吼聲強(qiáng)度與燃燒強(qiáng)度成正比,燃燒強(qiáng)度表示單位體積的熱量釋放率,當(dāng)火焰燃燒速度保持不變而火焰體積增大時(shí),則強(qiáng)度降低,燃燒吼聲也降低。
(2) 振蕩燃燒噪聲:可燃混合氣通過(guò)燃燒器燃燒時(shí),由于燃燒氣體的強(qiáng)烈振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲,稱為振蕩燃燒噪聲,也稱為燃燒激勵(lì)脈動(dòng)噪聲。
(3) 工業(yè)燃燒系統(tǒng)的噪聲:來(lái)自燃燒設(shè)備與燃燒過(guò)程的噪聲,如可燃?xì)饧翱諝夤?yīng)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)和閥門(mén)噪聲,可燃?xì)馀c空氣從燃燒器噴嘴噴出的噴射噪聲,以及燃燒爐或燃燒器所在空間的共振聲等,這些噪聲能與燃燒吼聲和脈動(dòng)噪聲一起合成為燃燒系統(tǒng)的噪聲。
空氣動(dòng)力性噪聲的聲源一般可分為三類:
1. 單極子源也稱脈動(dòng)聲源:是由于媒質(zhì)中流入的質(zhì)量或熱量不均勻是形成的。單極子源如脈動(dòng)球體一樣,產(chǎn)生的聲波波陣面是同相位的,指向性圖是一個(gè)圓球,但單極子源的輻射沒(méi)有指向特性,其聲輻射功率與氣流速度的四次方成正比。
2. 偶極子源:當(dāng)流體中有障礙物存在時(shí),流體與物體產(chǎn)生的不穩(wěn)定反作用力形成的。因此偶極子源屬于力聲源。常見(jiàn)的偶極子源如:樂(lè)器上振動(dòng)的弦,不平衡的轉(zhuǎn)子以及機(jī)翼和風(fēng)扇葉片的尾部渦流脫落等。偶極子源可看做兩個(gè)相位差為180°的單極子源形成的,指向性圖呈“8”字型,其輻射聲功率與氣流速度的六次方成正比。
3. 四極子源:媒質(zhì)中沒(méi)有質(zhì)量或熱量的注入,也沒(méi)有障礙物存在,只是由粘滯應(yīng)力輻射的聲波形成的。它屬于應(yīng)力聲源。亞聲速湍流噴注噪聲是最常見(jiàn)的四極子聲源的例子。四極子可看做是一對(duì)極性相反的偶極子組成的,指向性圖呈“四葉玫瑰線性”,其輻射聲功率與氣流速度八次方成正比。
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