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[高分] 学位论文 舰船通海管路水流消声器声学性能分析与参数优化设计
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西安交通大学机械工程学院
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通海管路系统普遍应用于船舶工业领域，其内部的流体噪声不仅严重影响舰船内工作人员的工作和休息，而且也制约舰船的隐蔽性和安全性。在管路系统中安装水流消声器是流体噪声控制中应用最广泛的一种方法。然而，目前有关水流消声器的研究资料不是很多，国外对水流消声器的研究更是有技术封锁，因此设计性能优良的水流消声器一直是一个难点。本文对通海管路系统用水流消声器进行了声学性能分析与参数优化设计，在前期对水流消声器进行了性能与参数优化研究的基础上，设计了一款水流消声器并进行了实验研究。 首先，利用Virtual.Lab和FLUENT软件分别对典型水流消声器的声学性能和流体动力性能进行数值模拟。详细研究了扩张比、扩张腔的长度、插入管的长度以及穿孔管的穿孔率、孔径和壁厚等结构参数对消声器的消声性能和流体动力性能的影响规律，为后续的消声器优化设计提供了重要的指导作用。 对抗性消声器进行了参数优化研究。本文介绍了一种利用COMSOL Multiphysics软件，结合有限元法和BOBYQA方法对具有空间限制的扩张室消声器和插入管消声器进行参数优化的方法。算例的优化结果表明，本文介绍的这种优化方法不仅非常适用于解决消声器的参数优化问题，而且计算过程简便高效。 对水流消声器进行设计和优化改进。根据给定的性能要求，先后从声学性能、流体动力性能和结构强度性能三个方面设计了一款舰船通海管路系统用水流消声器。优化计算的结果表明，本文最终设计的水流消声器不仅满足给定的空间限制和消声性能设计要求，也满足实际工况下的结构强度要求。 最后，对直管和本文设计的水流消声器进行了实验研究。直管测试结果表明，目前对直管的测试还不够精确，但是通过采用厚壁直管能够在一定程度上提高测试精度。水流消声器测试结果表明，本文设计的水流消声器具有很好的消声性能，末端减噪量的测试结果较好的满足了宽频段（0-6000Hz）15dB消声量的设计目标。 本文结合数值模拟和实验测试对水流消声器进行声学性能分析与参数优化设计，这些研究对于通海管路系统用水流消声器的优化设计具有重要的指导意义和工程应用参考价值。 |
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