管內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)和聲場(chǎng)的研究

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1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文管內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)和聲場(chǎng)研究碩士研究生：楊顯鋒指導(dǎo)教師：柳貢民教授學(xué)科、專業(yè)：輪機(jī)工程論文主審人：張文平教授哈爾濱工程大學(xué)2013年3月分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文管內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)和聲場(chǎng)研究碩士研究生：楊顯鋒指導(dǎo)教師：柳貢民教授學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：輪機(jī)工程所在單位：動(dòng)力與能源工程學(xué)院論文提交日期：2013年1月論文答辯日期：2013年3月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngStudyontheF

2、luidandAcousticFieldofGas-LiquidTwo-PhaseFlowinPipeCandidate:YangXianfengSupervisor:Prof.LiuGongminAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MarineEngineeringDateofSubmission:Jan.2013DateofOralExamination:Mar.2013University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重

3、聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論

4、文的部分或全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日管內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)和聲場(chǎng)研究摘要在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管內(nèi)，對(duì)排出的廢氣進(jìn)行噴淋冷卻，可改變氣體的溫度和密度，進(jìn)而引起聲阻抗的變化，使部分排氣噪聲在傳播過(guò)程中發(fā)生反射，而氣液兩相介質(zhì)混

5、合產(chǎn)生的摩擦也會(huì)消耗一部分噪聲能量，這些均有助于排氣噪聲的降低，由此可見(jiàn)對(duì)帶有噴淋冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管內(nèi)流場(chǎng)和聲場(chǎng)的研究具有重要意義。本文首先對(duì)管內(nèi)兩相流中聲傳播的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了研究，將水錘理論中彈性管內(nèi)的聲速公式改寫為與管壁受壓力波膨脹引起的管橫截面積的變化的關(guān)系，由此推導(dǎo)了氣液兩相層狀流、環(huán)狀流中各相聲速的計(jì)算公式，獲得了兩相聲速隨空隙率的變化關(guān)系。在柱坐標(biāo)中，基于單相流中管內(nèi)聲波導(dǎo)理論及截止頻率的計(jì)算方法，以氣液分界面上的聲壓連續(xù)、法向質(zhì)點(diǎn)振速相等為邊界條件，計(jì)算出了環(huán)狀流中氣相截止頻率。通過(guò)對(duì)CFX軟件中的兩相流體形態(tài)、相間傳熱、相間作用力等各種兩相流計(jì)

6、算模型特點(diǎn)的對(duì)比研究，建立噴淋冷卻過(guò)程的模擬方法，實(shí)現(xiàn)了帶有噴淋冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣過(guò)程的仿真，獲得了管內(nèi)氣液兩相體積分?jǐn)?shù)、溫度、速度和壓力的分布；依據(jù)不同冷卻水流量下的計(jì)算結(jié)果，分析了氣相溫度和速度的變化規(guī)律。對(duì)于帶有噴淋冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管內(nèi)的聲場(chǎng)，本文使用CFX和Virtual.LabAcoustic結(jié)合計(jì)算流噪聲的方法模擬管內(nèi)聲場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了低液相體積分?jǐn)?shù)下的氣液兩相管內(nèi)聲場(chǎng)的數(shù)值仿真，獲得了管內(nèi)聲場(chǎng)的分布規(guī)律。論文最后搭建了發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴淋冷卻模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)管內(nèi)不同位置的聲壓和噴淋冷卻后的氣相溫度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，研究了影響氣液兩相管內(nèi)聲場(chǎng)的因素，并驗(yàn)證了冷卻水的

7、噴入對(duì)降低管內(nèi)排氣噪聲的積極作用。關(guān)鍵詞：氣液兩相流；流場(chǎng)；聲場(chǎng)；仿真方法哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文管內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)和聲場(chǎng)研究AbstractIntheengineexhaustpipe,coolingthewastegasdownbysprayingwatercanchangethedensityandtemperatureofthegas.Andthen,thegasimpedanceisalsochanged,sopartialexhaustnoisecanbereflectedonthepropagationprocess.Inaddition,the

8、frictionproducedbyt