船舶排氣系統(tǒng)的性能分析及優(yōu)化設計.pdf

1、船舶排氣系統(tǒng)直接影響到全船的動力性、經(jīng)濟性和舒適性，船舶噪聲不僅影響船上人員的健康,而且還會引起船上設備疲勞損壞，并且降低船舶的使用年限。船舶的主要輻射聲源是主機噪聲，主機的最大噪聲源來自排氣噪聲，當前采取的主要措施是在排氣系統(tǒng)中安裝消聲器來控制排氣噪聲。在排氣系統(tǒng)中安裝消聲器，會使系統(tǒng)壓力損失增大，造成柴油機動力性和經(jīng)濟性的下降。因此，對排氣系統(tǒng)聲學性能與氣體動力性能研究就非常重要。早期的船舶消聲器研究主要靠實驗和經(jīng)驗公式相結(jié)合，設計

2、周期長成本高，并且傳統(tǒng)的一維平面波理論以及用傳遞矩陣的算法具有較大誤差。隨著計算科學的發(fā)展，運用專業(yè)軟件對消聲器進行三維數(shù)值計算具有良好的優(yōu)勢，是排氣系統(tǒng)分析以及消聲器結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可靠方法。
　　本文在詳細研究氣動噪聲的聲學理論和流體動力學的前提下，以某實船主機排氣系統(tǒng)為研究對象，分別建立了聲學和流場有限元計算模型，應用聲學分析軟件LMS Virtual.Lab及計算流體力學軟件 FLUENT仿真計算了傳遞損失和壓力損失，得到了其消

3、聲器聲壓分布、壓力和流速分布情況。分別對排氣系統(tǒng)的排氣出口噪聲和壓力損失進行試驗測量，試驗數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果相對一致，證明了數(shù)值計算的有效性，并且對原排氣系統(tǒng)的消聲特性和空氣動力性能進行了分析和評價，傳遞損失曲線看出在大部分頻率消聲效果不理想，對原有結(jié)構(gòu)設計不合理處提出切實的三種改進方案，對改進后的消聲器進行模擬仿真，結(jié)果表明改進后的消聲器在較寬頻帶的消聲效果有所改善，并且排氣系統(tǒng)壓力損失在標準范圍內(nèi)，為船舶排氣系統(tǒng)的性能設計提供了重要