管内气液两相流场和声场的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文管内气液两相流场和声场研究硕士研究生：杨显锋指导教师：柳贡民教授学科、专业：轮机工程论文主审人：张文平教授哈尔滨工程大学2013年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文管内气液两相流场和声场研究硕士研究生：杨显锋指导教师：柳贡民教授学位级别：工学硕士学科、专业：轮机工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2013年1月论文答辩日期：2013年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngStudyontheF

2、luidandAcousticFieldofGas-LiquidTwo-PhaseFlowinPipeCandidate:YangXianfengSupervisor:Prof.LiuGongminAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MarineEngineeringDateofSubmission:Jan.2013DateofOralExamination:Mar.2013University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重

3、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

4、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：年月日年月日管内气液两相流场和声场研究摘要在发动机排气管内，对排出的废气进行喷淋冷却，可改变气体的温度和密度，进而引起声阻抗的变化，使部分排气噪声在传播过程中发生反射，而气液两相介质混

5、合产生的摩擦也会消耗一部分噪声能量，这些均有助于排气噪声的降低，由此可见对带有喷淋冷却的发动机排气管内流场和声场的研究具有重要意义。本文首先对管内两相流中声传播的基础理论进行了研究，将水锤理论中弹性管内的声速公式改写为与管壁受压力波膨胀引起的管横截面积的变化的关系，由此推导了气液两相层状流、环状流中各相声速的计算公式，获得了两相声速随空隙率的变化关系。在柱坐标中，基于单相流中管内声波导理论及截止频率的计算方法，以气液分界面上的声压连续、法向质点振速相等为边界条件，计算出了环状流中气相截止频率。通过对CFX软件中的两相流体形态、相间传热、相间作用力等各种两相流计

6、算模型特点的对比研究，建立喷淋冷却过程的模拟方法，实现了带有喷淋冷却的发动机排气过程的仿真，获得了管内气液两相体积分数、温度、速度和压力的分布；依据不同冷却水流量下的计算结果，分析了气相温度和速度的变化规律。对于带有喷淋冷却的发动机排气管内的声场，本文使用CFX和Virtual.LabAcoustic结合计算流噪声的方法模拟管内声场，实现了低液相体积分数下的气液两相管内声场的数值仿真，获得了管内声场的分布规律。论文最后搭建了发动机排气喷淋冷却模拟实验台，对管内不同位置的声压和喷淋冷却后的气相温度进行了实验测量，研究了影响气液两相管内声场的因素，并验证了冷却水的

7、喷入对降低管内排气噪声的积极作用。关键词：气液两相流；流场；声场；仿真方法哈尔滨工程大学硕士学位论文管内气液两相流场和声场研究AbstractIntheengineexhaustpipe,coolingthewastegasdownbysprayingwatercanchangethedensityandtemperatureofthegas.Andthen,thegasimpedanceisalsochanged,sopartialexhaustnoisecanbereflectedonthepropagationprocess.Inaddition,the

8、frictionproducedbyt