管內(nèi)氣液兩相流場和聲場研究.pdf

1、在發(fā)動機(jī)排氣管內(nèi),對排出的廢氣進(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程中發(fā)生反射,而氣液兩相介質(zhì)混合產(chǎn)生的摩擦也會消耗一部分噪聲能量,這些均有助于排氣噪聲的降低,由此可見對帶有噴淋冷卻的發(fā)動機(jī)排氣管內(nèi)流場和聲場的研究具有重要意義。
　　本文首先對管內(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

2、狀流、環(huán)狀流中各相聲速的計算公式,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,計算出了環(huán)狀流中氣相截止頻率。
　　通過對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算模型特點(diǎn)的對比研究,建立噴淋冷卻過程的模擬方法,實現(xiàn)了帶有噴淋冷卻的發(fā)動機(jī)排氣過程的仿真,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)

3、不同冷卻水流量下的計算結(jié)果,分析了氣相溫度和速度的變化規(guī)律。
　　對于帶有噴淋冷卻的發(fā)動機(jī)排氣管內(nèi)的聲場,本文使用CFX和Virtual.LabAcoustic結(jié)合計算流噪聲的方法模擬管內(nèi)聲場,實現(xiàn)了低液相體積分?jǐn)?shù)下的氣液兩相管內(nèi)聲場的數(shù)值仿真,獲得了管內(nèi)聲場的分布規(guī)律。
　　論文最后搭建了發(fā)動機(jī)排氣噴淋冷卻模擬實驗臺,對管內(nèi)不同位置的聲壓和噴淋冷卻后的氣相溫度進(jìn)行了實驗測量,研究了影響氣液兩相管內(nèi)聲場的因素,并驗證了冷卻水