船用柴油机排气冷却消声器流体与消声特性.pdf

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1、第5卷第4期中国舰船研究v01．5No．4兰Q!Q笙!旦鱼婪望望!』!竺翌!!堂墨生巳垦!!!!望塾垒!墨：兰Q!Qdoi：10．3969／j．issn．1673—3185．2010．04．011船用柴油机排气冷却消声器流体与消声特性陈涛1胡霖2黎南21海军驻大连地区军事代表室．辽宁大连1160042大连船舶重工集团有限责任公司军代表室．辽宁大连116001摘要：为了降低船用柴油机排气噪声，并对废气进行冷却以降低红外辐射，实现红外隐身目的，要求在排气系统中安装排气冷却消声器。利用数值算法研究排气冷却消声器的气体流动特性、冷却效果、声学性能。首先利用有限体积法计算并分析了排气冷却消声

2、器在冷却与不冷却时的空气动力性能，得到其阻力损失特性、冷却效果和温度场信息。在流体计算的基础上得到消声器温度场，然后采用声学有限元法计算并分析了排气冷却消声器在室温与高温冷却下的声学特性．将排气冷却消声器的左端共振腔体积减小．改变其共振频率从而改变消声器在低频时的声学性能。关键词：排气冷却；消声器；阻力损失；消声特性中图分类号：U664．121文献标志码：A文章编号：1673—3185(2010)04—47—05FluidandAcousticAttenuationCharacteristicsofExhaustCoolingSilencersforMarineDieselEngi

3、neChertTa01HuLil7,2LiNan21MilitaryRepresentativeOfficeatDalianDistrict，Dalian116004，China2MilitaryRepresentativeOfficeinDalianShipbuildingIndustryCo．Ltd．，Dalian116001，ChinaAbstract：Inordertoreducetheexhaustnoiseofmarinedieselen矛neandtocooltheexhaustgasforthesakeofreducingtheinfraredsignature，t

4、heexhaustcoolingsilencerisalwaysneeded．Inthispaper，thecharacteristicsofflowandcoolingeffectofthesilenceraswellasitstransmissionlosswasanalyzedwithnumeficMcalculation．TheaerodynamicperformanceoftheexhaustcoolingsilencerwascalculatedbytheFiniteVolumeMethod(FVM)toanalyzetheinternalfluidflowandthe

5、temperaturefield，andthentheFiniteElementMethod(FEM)wasusedtocalculatetheacousticattenuationcharacteristics．Thesoundperformanceinlowfrequencywasoptimizedasaresultofthechangeoftheleftresonatedchamber．Keywords：exhaustcooling；silencer；resistanceloss；acousticattenuationcharacteristics1引言柴油机在水下排气时．影

6、响排气管口辐射噪声的主要因素是气体在尾管出口的平均流速、流速变化幅值和频率⋯。柴油机水下排气所激起噪声的产生机理比较复杂。但从宏观物理过程上来说，这种噪声的根源在于脉动性强烈的．具有一定压力的大流量高温脉动废气对排出口介质的强烈扰动[2】。通过对柴油机水下排气噪声的形成过程的分析中可以得知，在发动机的排量、喷嘴结构尺寸以及水深一定的条件下，废气通过尾管的平均流速取决于废气的温度。如果降低排气温度、流速脉动、压力脉动，则水下排气噪声可大大削减⋯。同时．为了有效抑制红外辐射信号。削减气动噪声．通常需要安装排气冷却消声器。图l为某型柴油机排气冷却消声器的结构示意图．它由3个膨胀腔和2个共

7、振腔组成。考虑到数值计算时便于流场和声场的观察和分析．在进行数值建模计算时将原本V型的进气管建成上下对称的迸气管但不影响流场、声场的分布和计收稿13期：2010一01—06作者简介：陈涛(1971一)，男，硕士，工程师。研究方向：船舶工程。E-mail：rip．chentao@163．corn中国舰船研究第5卷算。本文的目的是研究该排气冷却消声器的冷却效果、阻力损失和消声特性。由于该消声器内部结构复杂．传统的一维理论计算不能精确反应内部流体的流动。需要采用i维数值方法