基于COMSOL软件的直角弯管声波传播特性规律研究
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在过去的几十年里! 国内外学者对弯管声学 问 题 进 行 了 大 量 研 究 & !"##"$%&'(')'*'+(等 使 用 广 义函数方法对 ,-.#/ 的理论做进一步的扩展!以 此解决固体边界移动的噪声问题! 推导出了著名 的 *!01 方 程 $ 2/3/&45 等 '6(以 圆 形 截 面 和 方 形 截 面的 7 型三通为研究对象! 得到了牛顿流体和非 牛顿流体的层流和湍流流动的数值解$ 89&99:"4 8;."4< 等 '=(对 方 形 截 面 和 7 型 管 道 的 声 % 振 动 噪 声 特 性 进 行 了 研 究 $ 19347 等 '>(通 过 实 验 研 究 了 天 然气管道产生流动噪声的声源分布% 传播特性和 频 率 特 性 $ ?9;4@ 等 'A(对 空 调 风 道 三 通 进 行 研 究 ! 提出了合理的导叶安装位置!并优化导叶形式!有 效减少了流体的变形和机械能转化为内能的量! 并 明 显 减 少 了 湍 流 能 量 的 耗 散 $ 刘 翠 伟 等 'B(利 用 ,*C 软件对输气管道阀门处的流场做稳态与瞬态 模拟! 得到了阀门处噪声产生% 传播及衰减等规 律!为管道音波法泄漏检测提供了技术支持!也为 管 道 降 噪 研 究 提 供 了 理 论 依 据 $ 石 喜 等 'D(对 三 通 管道进行数值模拟和实验研究的结果表明! 支管 的局部阻力系数随着雷诺数的增大而逐渐减小! 且当雷诺 数 大 于 +EAF+GA 时 可 视 为 流 动 状 态 位 于 圆 管 沿 程 阻 力 系 数 的 阻 力 平 方 区 $ 陈 江 林 等 'H( 研究了 I 型三通的损失系数!发现支管的损失系 数与管径比无关! 主管的水头损失系数则与管径 比 负 相 关 $ 李 艳 华 等 'J(推 广 了 一 种 考 虑 流 固 耦 合 的三通管声阻抗特性计算方法! 适用范围涵盖了 各类支撑和不同的分支角度! 且计算结果与试验 结果相差较小$ 王珂'+G(以空调系统三通管道为研 究对象!探究了三通的结构形式%截面长宽比和流 量比对气动噪声源特性的影响! 发现存在使声源 强度最小的最优过渡角$
尽 管 已 有 大 量 研 究 成 果 '++0+H(! 但 弯 管 声 学 问
题仍面临诸多挑战! 如复杂的几何形状% 材料属 性%变工况条件等$ 为解决弯管处声学问题!本文 运 用 多 物 理 场 仿 真 软 件 ,K8LK548-#M;NOP&"Q&'+J( 对直角弯管处的声学问题进行数值仿真模拟!研 究不同弯曲半径下的弯管声传播特性! 通过分析 声压%声压级%散射系数和传输损耗等关键参数! 揭示弯管中声波传播的规律和特点! 对优化管道 设计%设计边界条件具有指导意义!可为解决弯管 声学问题提供新的思路和方法! 为实际工程应用 提供有价值的参考$
特性(
弯管声学模型
采用 <=>?=@ 软件建立不同弯曲半径的直角 弯 管 模 型 & 其 中 圆 管 内 径 %&A$#BA.33& 管 上 端 长 为 $%&下游端长为 A"%( AB$% 型直角弯管平面模 型与声学域模型见图 A( 为分析直角弯管的波导 声学特性& 对模型的入口与出口设置端口边界条 件&捕获与处理声波中的非平面传播模式(
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* 弯管内声波传播理论
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弯管是一种常见的流体传输结构! 被广泛应 用于石油化工#航空航天等领域$ 在实际应用中! 弯管中的声传播特性往往受到几何形状% 材料属 性和工作条件的影响! 导致声波在弯管内产生复 杂的反射#干涉和衍射现象&为了满足各种应用场 景对弯管声学性能的要求! 对弯管处的声学问题 进行深入研究具有重要的理论和实践意义&
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可忽略非线性项 ▽!故欧拉方程可简化为)
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作 者 简 介 ! ! "#!00#8$%&%'()%*+,-./0%123456789:./; 通 信 作 者 ! 董 超 群 "!0)-8($男 $河 南 西 华 人 $讲 师 $博 士 $现 主 要 从 事 油 气 管 道 安 全 评 价 及 完 整 性 分 析 *
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基于 软件的直角弯管声波传播 特性规律研究
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