腔体流动噪声的数值模拟与实验研究
随着对车辆其它噪声源的有效控制和行驶速度的不断提高，高速车辆的气动噪声越来越突出，已成为主要噪声源之一，严重的影响了车辆驾驶的舒适性和外部的客观环境，因此必须加以研究和控制。减小腔体流动噪声能改进乘坐的舒适度，减轻车辆对环境的噪声污染，具有重要的学术意义和实用价值。
本文对低速湍流流经腔体时腔体内流动及腔体辐射噪声进行了数值模拟。流场的计算使用大涡模拟模型，获得流场数据后使用混合方法应用FW-H声学类比分析得出了由流动诱发的噪声。同时，设计加工了腔体模型并在风洞中进行流动噪声实验。数值模拟和实验研究得到如下结论：
1.当来流速度为50m/s时，选取了三种不同深度的腔体(D=3mm，D=4mm，D=6mm)进行了对比计算，以考查不同腔体深度的影响。随着腔体开口深度增加，腔体内流动振荡的周期增加，腔体辐射噪声的声压级减小，D=6mm时最大声压级为104dB相比D=3mm时的120dB减小了16dB，此时流动模式为剪切层模式，这是腔体流动噪声减小的主要原因。
2.当来流速度为50m/s时，选取三种不同形状的腔体(矩形，梯形，弧形)进行了对比计算，以考查不同腔体形状的影响。当L/D=3时，随着腔体形状的变化，腔体内流动振荡的周期变小，腔体辐射噪声的声压级减小，弧形时最大声压级为96dB相比矩形时的115dB减小了19dB。流场从尾涡模式转向剪切层模式是腔体流动噪声减小的主要原因。
3.不同腔体模型的数值模拟都观察到腔体内的流场与声场存在耦合；在尾涡模式中，腔体内的流动有自激振荡特性。
4.为了进一步研究腔体流动噪声并检验数值模拟结果，作者在风洞中作了腔体流动噪声实验，实验结果表明腔体流动噪声基频和最高声压级频率与数值模拟结果符合得很好。
5.探讨了减小腔体流动噪声的措施，可以采用增加腔体开口深度(L/D≤4时)来降低腔体的流动噪声；或改变腔体结构(L/D≤4时)，使腔体前后壁尽可能倾斜，如腔体从矩形改变到弧形减缓了对涡旋的阻力。减弱撞击回流就减小了腔体内的自激振荡。在尾涡模式中，自激振荡变弱，腔体流动在大尺度上变得稳定，声压级可大大降低。
腔体模型;大涡模拟;腔体流动噪声;自激振荡;噪声源;车辆噪声
重庆大学
硕士
热能工程
赵良举
2009
中文
TB533.2;U491.91
81
2010-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）