管道振动引起辐射噪声场有限元分析.pdf

维普资讯 第 28卷 第 1期 j|j 学 与 实 践 2006年 2月 管道振动引起辐射噪声场的有限元分析 郭金泉 杨晓翔 (福州大学化学化工学院，福州 350002) 摘要 对于管束振动引起的辐射声场的分析，利用解析法较为困难．运用有限元分析法对管道耦合振动 噪声进行了比较系统的分析，得到一系列有益结果，为振动噪声控制提供了理论依据． 关键词 管道振动，辐射噪声，有限元分析，流固耦合 FINITE ELEM ENT ANAI SIS 0F RADIATED NoISE FIELD IN PIPESVIBRATIoN GUO Jinquan YANG Xiaoxiang (FuzhouUniversity，Fuzhou350002，China) Abstract Itisdifficulttouseatheoreticalmethodtoanalysetheradiatedsoundfieldcausedbythevibration ofpipes．Inthispaper，ananalysisoftheradiatedsoundfieldcausedbythevibrationofpipesismadeusing thefiniteelementmethod．Thepatternofthepressuredistributionofthesoundfieldwasobtainedfrom the calculation，whichprovidesabasisforvibrationnoisecontro1． Keywords vibrationofpipes，soundradiation，finiteelementanalysis，fluid—solidinteraction 1 引 言 排时所表现出的声场分布情况，重点讨论了管壁表 面的声场分布． 管道系统是工业领域中不可缺少的用于输送流 对于单管及其外部声场情况，可以通过解析法 体的设备，如锅炉中的炉排、蒸发器、换热器的管束 进行求解．但是对于多管振动引起的辐射声场的分 和压缩机的进出口管系等．在这些设备中，由于管 析，利用解析法较为困难，这类的文献也较少，本文 道脉动或机械振动引起管道系统本身的振动，从而 通过有限单元法，对管道振动耦合噪声场进行了系 引起管道振动辐射噪声．对于管道噪声的研究，人 统的研究，同时也考虑了多管振动在不同相位差下 们常侧重于管道内流体的湍流噪声、管道内压力脉 的管壁表面的辐射噪声场分布情况． 动水锤噪声，对管道声传播的研究也只限于管道轴 向考虑流体可压缩性，而在横向不考虑流体的可压 2 管道振动辐射声场有限元模型 缩性，即只研究了管道轴向方向的声传播特性及衰 2．1模型简化假设 减规律 [1】_ 声振动作为一个宏观的物理现象，必然要满足 3 对于管道的横向声传播的研究较少，主要是针 个基本的物理定理，即牛顿第二定律、质量守恒定律 对声透射和声散射． Hel[2J和 Huang[3J运用了 及描述声强、温度与体积等状态参数的物态方程． Helmholtz积分方法讨论了无限管排的声透射和有 并且假定： 限管排的声共振问题．无限管排模型在实际应用中， (1)介质为理想流体，即介质中不存在黏滞性， 并不总是合理近似，所以结果的适用范围受限制． 声波在这种理想媒质中传播时没有能