復(fù)雜結(jié)構(gòu)腔體氣動聲學(xué)特性研究.pdf

1、近十幾年以來,有關(guān)空腔方面的研究已成為空氣動力學(xué)界的一個研究熱點(diǎn),大多數(shù)研究工作局限于跨音速或超音速等氣流條件下,簡單腔體的氣動聲學(xué)特性研究,而在普通的工程實(shí)踐中,氣流速度通常小于聲速,并且腔體結(jié)構(gòu)比簡單空腔更為復(fù)雜。在較低氣流速度下,復(fù)雜結(jié)構(gòu)腔體氣動聲學(xué)特性的研究更具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。盡管目前國內(nèi)外關(guān)于氣流流過簡單空腔所引發(fā)的邊界層分離、氣動噪聲、壓縮波一剪切層相互干擾等一系列復(fù)雜問題的研究工作和發(fā)表的成果較多,但是關(guān)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)腔體方

2、面的研究比較少見,公開發(fā)表成果也較少。
　　 本文以插入管型消聲器和油液分離器模型兩種常見復(fù)雜結(jié)構(gòu)腔體為研究對象,采用實(shí)驗(yàn)測試、理論分析和有限元數(shù)值分析相結(jié)合的研究手段,對該兩種復(fù)雜結(jié)構(gòu)腔體的氣動聲學(xué)特性進(jìn)行了較為詳盡的研究,并對其峰值頻率進(jìn)行了預(yù)測,最后總結(jié)出復(fù)雜結(jié)構(gòu)腔體氣動聲學(xué)特性研究的一般方法。本文主要的研究工作包括:
　　 1、研制了以低壓低速開放式消聲風(fēng)洞為氣流源的復(fù)雜結(jié)構(gòu)腔體氣動聲學(xué)特性測試實(shí)驗(yàn)臺。分析了流動

3、、尾管、腔體、以及腔體內(nèi)部流-聲反饋機(jī)制等因素的影響。
　　 2、研究發(fā)現(xiàn):插入管型消聲器的主要?dú)鈩勇晫W(xué)特性包含三類哨音。第一類哨音同時(shí)出現(xiàn)在消聲器內(nèi)部和外部,與尾管聲學(xué)模態(tài)關(guān)系密切；第二類哨音在小長徑比消聲器內(nèi)外部均未出現(xiàn),而出現(xiàn)在中長徑比消聲器內(nèi)部和外部,且僅出現(xiàn)在大長徑比消聲器的內(nèi)部,與腔體聲學(xué)模態(tài)密切相關(guān)；第三類哨音在中、小長徑比消聲器內(nèi)部出現(xiàn),而未出現(xiàn)在大長徑比消聲器內(nèi)部和外部,與腔體內(nèi)部流-聲反饋機(jī)制關(guān)系密切。

4、>　　 3、分別采用一維平面波分析法、聲傳遞矩陣法和二維理論分析法推導(dǎo)出插入管型消聲器穿透損失的計(jì)算公式,并對各種方法進(jìn)行了比較。同時(shí)研究表明,采用一維平面波分析法和三維有限元數(shù)值分析法預(yù)測第一類和第二類哨音的峰值頻率是有效的和準(zhǔn)確的。
　　 4、研究發(fā)現(xiàn):油液分離器模型的主要?dú)鈩勇晫W(xué)特性包含兩類哨音。第一類哨音同時(shí)在其內(nèi)部和外部,與腔體的聲學(xué)模態(tài)關(guān)系密切；第二類哨音僅出現(xiàn)在其外部,與尾管聲學(xué)模態(tài)密切相關(guān)。
　　 5、

5、油液分離器模型氣動聲學(xué)特性的分析方法目前僅限于一維平面波分析法和三維有限元數(shù)值分析法,而聲傳遞矩陣法和二維理論分析法暫時(shí)無法使用。同時(shí)研究表明,采用一維平面波分析法和有限元數(shù)值分析法預(yù)測第一類哨音的峰值頻率是有效的和準(zhǔn)確的；對于第二類哨音峰值頻率的預(yù)測,僅有一維平面波分析法是有效的和準(zhǔn)確的,而有限元數(shù)值分析法是不適用的。
　　 6、將原本應(yīng)用于簡單空腔的修正Rossiter公式進(jìn)行再次修正后應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)腔體氣動聲學(xué)特性的研究。