管道振动引起辐射噪声场的有限元分析

《管道振动引起辐射噪声场的有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第28卷第1期

2、jj学与实践2006年2月管道振动引起辐射噪声场的有限元分析郭金泉杨晓翔(福州大学化学化工学院，福州350002)摘要对于管束振动引起的辐射声场的分析，利用解析法较为困难．运用有限元分析法对管道耦合振动噪声进行了比较系统的分析，得到一系列有益结果，为振动噪声控制提供了理论依据．关键词管道振动，辐射噪声，有限元分析，流固耦合FINITEELEMENTANAISIS0FRADIATEDNoISEFIELDINPIPESVIBRATIoNGUOJinqu

3、anYANGXiaoxiang(FuzhouUniversity，Fuzhou350002，China)AbstractItisdificulttouseatheoreticalmethodtoanalysetheradiatedsoundfieldcausedbythevibrationofpipes．Inthispaper，ananalysisoftheradiatedsoundfieldcausedbythevibrationofpipesismadeusingthefiniteelementmethod

4、．Thepatternofthepressuredistributionofthesoundfieldwasobtainedfromthecalculation，whichprovidesabasisforvibrationnoisecontro1．Keywordsvibrationofpipes，soundradiation，finiteelementanalysis，fluid—solidinteraction1引言排时所表现出的声场分布情况，重点讨论了管壁表面的声场分布．管道系统是工业领域中不可缺少的用于

5、输送流对于单管及其外部声场情况，可以通过解析法体的设备，如锅炉中的炉排、蒸发器、换热器的管束进行求解．但是对于多管振动引起的辐射声场的分和压缩机的进出口管系等．在这些设备中，由于管析，利用解析法较为困难，这类的文献也较少，本文道脉动或机械振动引起管道系统本身的振动，从而通过有限单元法，对管道振动耦合噪声场进行了系引起管道振动辐射噪声．对于管道噪声的研究，人统的研究，同时也考虑了多管振动在不同相位差下们常侧重于管道内流体的湍流噪声、管道内压力脉的管壁表面的辐射噪声场分布情况．动水锤噪声，对管道声传播的研究也只限于

6、管道轴2管道振动辐射声场有限元模型向考虑流体可压缩性，而在横向不考虑流体的可压缩性，即只研究了管道轴向方向的声传播特性及衰2．1模型简化假设减规律[1】_声振动作为一个宏观的物理现象，必然要满足3对于管道的横向声传播的研究较少，主要是针个基本的物理定理，即牛顿第二定律、质量守恒定律对声透射和声散射．He&l[2J和Huang[3J运用了及描述声强、温度与体积等状态参数的物态方程．Helmholtz积分方法讨论了无限管排的声透射和有并且假定：限管排的声共振问题．无限管排模型在实际应用中，(1)介质为理想流体，即介

7、质中不存在黏滞性，并不总是合理近似，所以结果的适用范围受限制．声波在这种理想媒质中传播时没有能量的损耗．文献[3]讨论了有限管排的声共振频率，但没有涉及(2)没有声扰动时，媒质在宏观上是静止的，即声场分布，文献[4]也是用类似的方法对锅炉换热器初速度为零，同时媒质是均匀的，因此媒质中静态管束的声散射进行了理论分析，给出声波在通过管压强P0，静态密度P0都是常数．2005—02-04收到第l稿，20051212收到修改稿维普资讯http://www.cqvip.com第1期郭金泉等：管道振动引起辐射噪声场的有限元

8、分析37(3)声波传播时，媒质状态变化过程是绝热的，一[】．此式中，流体一结构界面处的节点具有位移即媒质与毗邻部分不会由于声过程引起的温度差而和压力自由度．产生热交换．边界条件：在管道的外部是无界流体，利用有限(4)媒质中传播的是小振幅声波，各声学参量都元来模拟无限介质的主要困难是要满足Sommerfeld是一阶微量．辐射条件，典型的处理方法是将无限域利用距离结(5)只考虑垂直于管束轴线平面内的声场情况．构一定远的吸声表面将其截断，于是波动方程求(6)不考虑管道内流体流动引起的噪声．解域的边界由流固耦合面与所围

9、成．在ANSYS在以上假定条件下，管道振动辐射声场模型可以软件中认为吸声表面与结构外表面的距离达到0．2A简化为二维，模型中采用了流体单元、流固耦合单(A={，其中A为波长，c为波速，，为激励频率)J元和结构单元．以上时，解是准确的【5j．2．2有限元方程2．3本文模型与参数在上述假设条件下，由声学理论可知，此时管道振动近场声场的声压满足Helmholts波动方程本文考虑了二维平面模型