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《快速聲散射方法在變截面管道中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、航空學(xué)報ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaJan．252012V01．33No．162-67ISSN1000．6893ON11—1929／Vhttp：Ehkxb．buaa．edu．crlhkxb@buaa．edu．cn文章編號：1000—6893(2012)01—0062—06快速聲散射方法在變截面管道中的應(yīng)用張莉爽1，王同慶1’*，楊兵2，張偉11．北京航空航天大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，北京1001912．中國科學(xué)院工程熱物理研究所，北京100190摘要：快速聲
2、散射方法(FSM)是一種基于無流動Helmhohz方程邊值問題的聲散射預(yù)測工具，具有快速、靈活的特點。以航空發(fā)動機消聲短艙的聲學(xué)設(shè)計為背景，用該方法對變截面管道聲傳播特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究，用直接邊界元方法(DBEM)進(jìn)行數(shù)值求解，避免了求解管IZl反射系數(shù)，有效地提高了計算速度。數(shù)值研究了剛性壁面和不同位置壁面聲襯組合對變截面圓環(huán)管道形狀聲傳播的影響，并分析了管道厚度對散射聲場的影響，數(shù)值結(jié)果與聲類比方法結(jié)果進(jìn)行了相互驗證。最后，還對一種真實轉(zhuǎn)子聲源進(jìn)行了管道聲散射的數(shù)值研究，結(jié)果表明本方法在航空
3、發(fā)動機聲學(xué)設(shè)計中具有工程應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：直接邊界元方法；快速聲散射方法；發(fā)動機消聲短艙；聲襯；降噪中圖分類號：V231．3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A航空界早在20世紀(jì)50年代便開始對發(fā)動機管道聲傳播問題進(jìn)行了理論和實驗研究。其中，降低風(fēng)扇輻射噪聲的一種重要方法是管道內(nèi)敷設(shè)聲襯以控制噪聲向外傳播。為了設(shè)計能達(dá)到最佳吸聲效果的聲襯，需要一種快速有效預(yù)測噪聲傳播的方法。20世紀(jì)90年代中期管道聲學(xué)中引入了邊界元方法。Myers首先從線化FW—H(FfowcsWilliams—Hawkings)方程發(fā)展了包含聲源和
4、聲襯影響的邊界積分方法¨3。。隨后Dunn等[4‘7]開發(fā)了求解無限薄等截面管道內(nèi)敷設(shè)任意長軸向分段聲襯聲散射的TBIEM一3D程序。Yang等發(fā)展了一種有限長管道聲傳播和輻射的直接邊界元模型‘爭9‘，這種可以對管道聲傳播問題做出快速預(yù)測的方法假設(shè)流場為管道內(nèi)外一致的均勻流，只能計算無厚度的等截面圓管的聲傳播問題。Dunn等發(fā)展了快速聲散射計算程序(FastScatteringCode，F(xiàn)SC)c10‘，假設(shè)無窮遠(yuǎn)來流為均勻流動，用Lorentz變換將運動的變截面聲散射問題轉(zhuǎn)化為靜止的外域Helm
5、holtz方程邊值問題，利用等價分布源方法求解散射聲場，可求解變截面管道聲散射問題。本文將快速聲散射方法(FastScatteringMethod，F(xiàn)SM)與直接邊界元方法(DBEM)相結(jié)合，綜合兩種模型的優(yōu)勢發(fā)展了可預(yù)測有壁厚、變截面管道散射聲場的方法，作為管道聲處理設(shè)計的預(yù)測工具。1快速聲散射方法模型快速聲散射方法從狀態(tài)方程、質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程以及能量守恒方程出發(fā)，引入小擾動假設(shè)，通過Lorentz變換將定常流動(流動相關(guān)收稿日期：2011-04-29；退修日期：2011-05-18；
6、錄用日期：2011-06-08；網(wǎng)絡(luò)出版時閆：2011-06-1710：21網(wǎng)絡(luò)出版地址：洲．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20110617．1021．001．idmlDOI：ONKI：1I-1929／V．20110617．1021．001*通訊作者．Tel．：010-82317407E-mail：wangtq@buaa．edu．∞弓l焉罄武
7、ZhangLS，WangTo．YangB，etal．Numericalsimulationofsoundpropagatio
8、nfromvaryingcross-sectionductsbyfastscatter-ingmethod．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2012．33(1)：62-67．張莉爽．I兩慶t榜兵，等．快速聲散射方法在變截面管道中的應(yīng)用．航空學(xué)報-2012．33t1)：62-67．_；長莉蜓等：快速J¨散射方法在變截面管道r}
9、的麻變量儀隨空間變化)的聲散射問題轉(zhuǎn)化為如下的無流動Helmhohz方程邊值問題””J：V2pj+瑤P：=0，{C-s+(1)式中：P
10、：為散射總聲壓；{Es+為位于散射體外表面的觀察點坐標(biāo)；波數(shù)”。是隨空間變化的物理量。方程式(1)是變系數(shù)齊次Helmholtz方程，這類方程不能采用格林函數(shù)求解。但是若*。為常數(shù)，那么其成為常系數(shù)齊次Helmhohz方程，可以利用格林函數(shù)方法求解，即”。2煮(2)式巾：m為角頻率m為當(dāng)?shù)芈曀?；島為當(dāng)?shù)伛R赫數(shù)(Ma。)的函數(shù)。當(dāng)?shù)伛R赫數(shù)只與當(dāng)?shù)芈曀俸土魉傧嚓P(guān)。當(dāng)?shù)芈曀倥c無窮遠(yuǎn)空間聲速的關(guān)系式為“”(3)式巾：y一1．4為空氣比熱；f為聲速；Ma為馬赫數(shù)；下標(biāo)0表示當(dāng)?shù)貐?shù)，。]表示
