gi型调节阀流噪声及辐射声场特性研究.docx

分类号: 密级:
U D C : 编号:
工学硕士学位论文
G-I 型调节阀流噪声及辐射声场特性研究
硕士研究生:谷静静
指导教师:史冬岩 教授学位级别:工学硕士学科、专业:机械设计及理论所在单位:机电工程学院论文提交日期:2015 年 01 月
论文答辩日期:2015 年 03 月
学位授予单位:哈尔滨工程大学
Classified Index:
:
A Dissertation for the Degree of M. Eng
Research on the Flow Noise and Radiation Acoustic Field of the G-I Type Control Valve
Candidate: Gu Jingjing
Supervisor: Prof. Shi Dongyan
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Mechanical Design & Theory
Date of Submission: Jan., 2015
Date of Oral Examination: Mar., 2015
University: Harbin Engineering University
哈尔滨工程大学
学位论文原创性声明
本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者(签字):
日期: 年 月 日
哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明
本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。
本论文(□在授予学位后即可□在授予学位 12 个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。
作者(签字): 导师(签字):
日期: 年 月 日 年 月 日
摘 要
随着调节阀在电力、石油、军事等领域的广泛应用,其性能研究已经成为工业控制系统研究的关键性问题之一。在工作过程中,通过改变调节阀的流量以满足不同工况的需要。由于参数的突然改变引起阀体内部流动的不稳定而产生强烈的噪声,因此调节阀一直是控制系统中的强噪声源。目前,国家对调节阀产生噪声的这些关键零部件还未有相关的噪声预测标准,大多需要通过试验的方法得到与噪声特性有关的数据。本文针对 G-I 型调节阀,通过数值模拟的方法,分析多种工况条件下的流场和声场特性,为阀类零件的噪声预报及设计提供参考。
本文对 G-I 型调节阀在不同工况下的稳态流场和瞬态流场进行了数值仿真分析。通过对不同升程不同压比工况下调节阀内部稳态流场的分析,得到了阀内流场分布与压比和开度的关系;通过对不同压比下调节阀内的流型分析,得到了流型转变的机理,探究了流型转变与激波的内在联系。由于瞬态流场分析可以捕捉到稳态流场分析所不能捕捉到的与流噪声特性紧密相关的时域信息, 因此,本文针对稳态分析时湍流现象最剧烈的压比进行瞬态分析,得到流场参数的时变特性,为调节阀内部流噪声及辐射声场的分析奠定基础。
由于声场分析可以获得调节阀内部及辐射噪声的分布特性,掌握调节阀在不同工况下的噪声声压级,因此,声场分析可以为调节阀的噪声预测提供一种可行的方法。本文对调节阀内部的流噪声进行计算,分析特征点的噪声频谱特性;利用声学边界元法计算调节阀的内声场,分析内部噪声的分布规律;通过对调节阀的模态分析,确定出易引起调节阀共振的压力脉动频率;利用基于模态的声振耦合计算方法和直接计算方法分别计算调节阀的流激振动噪声和直接辐射噪声,确定出辐射噪声的主要来源;将数值模拟计算结果与试验值相比较,验证本文采取方法的正确性与有效性。
最后,基于以上研究结果并应用 TRIZ 理论对调节阀进行了结构改进,并对改进后
调节阀进行了流场及声场分析,研究改进后调节阀的噪声特性,并与原型阀的计算结果进行对比,以验证改进方法的有效性。
关键词:调节阀;流场;激波;流噪声;辐射噪声
ABSTRACT
With the w