串列雙圓柱繞流噪聲數值模擬與實驗研究.pdf

1、柱體繞流引起的氣動噪聲問題是廣泛存在于航空、航海、海上平臺、風工程等中的實際工程問題，交替性的旋渦脫落導致垂直于流動方向上的升力的劇烈變化，從而引起結構的振動和噪聲，嚴重時會使結構產生破壞。因此，如何消除或盡力減少柱體繞流引起的振動和噪聲成為工程設計必須考慮的問題。對此，學者們進行了大量的研究工作。相對于單圓柱，串列雙圓柱由于圓柱間存在耦合作用而使得流動更為復雜，而且其現(xiàn)象更為普遍。所以，研究串列雙圓柱繞流引起的氣動噪聲問題，具有重要的

2、學術意義和實用價值。
　　 本文對低速湍流流經串列雙圓柱時的流動及輻射噪聲進行了數值模擬。流場的計算使用大渦模擬模型，獲得流場數據后使用混合方法應用FW-H聲學類比分析得出了由流動誘發(fā)的噪聲?；旌戏椒ò延嬎銋^(qū)域分成了聲源區(qū)和聲輻射區(qū)，在不同區(qū)域上應用不同的控制方程，能夠分離計算長度，減小運算量。作者對間距比L/D=2(其中L為兩圓柱中心距，D為圓柱直徑)，來流速度20m/s的串列雙圓柱分別取三種直徑D=5mm、D=10mm、D=

3、20mm進行了對比模擬計算，以考察不同圓柱直徑對雙圓柱繞流及流動噪聲的影響。當間距比L/D=2，直徑D=10mm時，選取來流速度10m/s、20m/s、50m/s進行對比計算模擬，以考察不同速度的影響。在直徑D=10mm，來流速度20m/s時，取四種間距比L/D=1.5、L/D=2、L/D=3、L/D=5進行了對比模擬計算，以考察不同間距比對繞流氣動噪聲的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著圓柱直徑的增大，旋渦脫落頻率降低，繞流輻射噪聲聲壓能增大。隨著

4、來流速度的增加，旋渦脫落頻率增加，而繞流輻射噪聲聲壓級增大。不同間距比對圓柱旋渦脫落有一定影響，從而也影響到輻射噪聲，存在噪聲最大的臨界間距比；同時輻射聲場具有較明顯的指向性。
　　 本文探討了降低雙圓柱繞流噪聲的措施，提出可以采用減小來流速度、圓柱直徑以及避免間距比L/D=3的布置來降低繞流噪聲。為了進一步研究雙圓柱繞流噪聲并檢驗數值模擬結果，作者在風洞中做了串列雙圓柱繞流噪聲實驗，實驗結果表明最大噪聲聲壓級與數值模擬結果符合