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《閥門流場的數(shù)值模擬及流噪聲的實驗研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、2005年第1期閥門—7—文章編號:100225855(2005)0120007204閥門流場的數(shù)值模擬及流噪聲的實驗研究吳石,張文平(哈爾濱工程大學動力及核能工程學院,黑龍江哈爾濱150001)摘要采用非結構、非交錯網格的有限體積法求解用二方程模型封閉的雷諾平均N2S方程組,對水管路系統(tǒng)中3種常見閥門的三維分離流動進行數(shù)值模擬。模擬結果表明,隨著蝶閥、閘閥和球閥開度的減小,流體在蝶閥背面、球閥閥門內外分別形成兩個方向相反的漩渦,閘閥的漩渦出現(xiàn)在擋板與管道的壁角處,并且漩渦在閥門下游逐漸消失。同時實驗表明,閥門下游的流噪聲大于閥門上游的流噪聲,渦聲是閥門
2、噪聲的主要來源。關鍵詞閥門;流場;數(shù)值計算;流噪聲;渦聲中圖分類號:TB52文獻標識碼:AInvestigatednumericallyonflow2fieldofvalvesandexperimentalstudyofvalve2noiseWUShi,ZHANGWen2ping(CollegeofPowerandNuclearEng.,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China)Abstract:The32Dseparateflowofthreekindsofvalvesinthewaterpiping
3、isinvestigatednumerical2ly.ThenumericalmethodistosolvetheRANSequationsusingaFiniteVolumeMethodbasedonanunstructuredandcollocatedgrid.Turbulenceistakenintoaccountbythestandardmodel.Thesimu2lationresultsshowthat,thefluidseparatelyformtwovorticesinreversedirectionatthebackofbut2terf
4、lyvalveandwithin2and2outofballvalve.Thevortexatthegatevalveemergesinthewallangleofboardandpipingwiththeopeningangledecreasingofthebutterflyvalve,gatevalveandballvalve.Atonetimevortexgraduallyreduceatdownstreamofthevalve.Intheexperiment,theflownoiseatvalvedownstreamisbiggerthantha
5、tatthevalveupstream,thevalvenoiseproducedbyvortexmo2tion.Keywords:valve;flowfield;numericalsimulation;flownoise;vortexsound〔2〕1概述渦是閥門產生流噪聲的主要原因。無論是在流體機械中,還是在流體傳動與控制2數(shù)學模型系統(tǒng)中,都會用到各種各樣的閥門,這些閥門裝置流體在管道內的流動實際是湍流流動,由于湍的主要作用是對流體的流量、壓力和流動方向進行流過程的復雜性和工程計算的多層次決定了湍流模調節(jié)和控制,以滿足工作系統(tǒng)的要求。因此,從安型的多
6、樣性,不同的湍流模型有不同的適應范圍。全、減振及降噪的角度出發(fā)對各種閥門附近的流場為確定N2S方程中的渦旋粘性系數(shù)μ,目前有許〔3〕進行計算,進而對其性能進行分析是十分必要的。多的湍流模型可以選擇。本文采用k2ε二方程然而,由于閥門結構、邊界條件及支配方程的復雜湍流模型對閥門內部的流動進行數(shù)值模擬。性,對其進行解析研究是比較困難的。一般采用有對于非定常不可壓粘性體的流動,因為是不可限差分法、有限體積法、邊界元法和有限元法等幾壓流,所以連續(xù)方程為種不同的數(shù)值離散方法〔1〕進行分析。本文針對?！А=0(1)水管路系統(tǒng)中的閥門對整個管系的流動影響,采用在流體
7、的粘性系數(shù)μ=const的情況下,動量方計算流體力學中常用的非結構、非交錯網格的有限程為體積法,模擬蝶閥、球閥和閘閥3種閥門附近的三5U+¨·(UaU)=-1¨p+(υ+υt)¨2U5tρ維分離流動。并通過實驗研究證明,閥門附近的漩作者簡介:吳石(1971-),男,遼寧昌圖人,講師,在讀博士研究生,從事船舶振動與噪聲控制的研究?！?—閥門2005年第1期(2)湍流渦運動粘性系數(shù)計算公式μt2υt==Cμk/ε(3)ρ湍流動能k的輸運方程5kvt2Gk+¨·(Uk)=¨k+-ε(4)5tσkρ湍流耗散率ε的輸運方程5εvt2εGε+¨·(Uε)=¨ε+Cε
8、1-Cε2ε5tσεkρ(a)(5)湍流動能和耗散率生成項Gk和Gε的計算公式T
