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| 薄壳排气消声器实际工作时,会存在高温高速气流,精确分析弹性壁、气流和温度对消声器声学性能、压力损失和模态参数的影响具有重要意义。本文结合数值仿真和相关试验手段,从气固声热耦合的角度做了如下研究工作：(1)设计搭建了测量消声器声学性能和压力损失的气动-声学试验台。将简单膨胀腔消声器传递损失的测量值、仿真结果与一维平面波理论值进行比较,在无精确理论值的条件下实现了对试验台上消声器传递损失测量的间接标定。通过对压力损失测量和仿真进行对比,发现它们之间差异较小。应用所搭台架对某型消声器GT-POWER仿真模型进行了置信度检验,对另外两只复杂结构消声器进行了声学试验和压力损失测量,通过对测量结果的综合评价,实现了对消声器的相对择优。(2)在Workbench中从气固耦合和热固耦合方面,分析了气流和温度对简单膨胀腔消声器结构模态参数的影响,发现气流对模态参数的影响较小,而温度因素则不能忽略。(3)基于Virtual.Lab软件,应用声固耦合有限元法研究了弹性壁对消声器传递损失的影响,将只约束进气端和进出气端都约束时的结构模态参数分别参与声固耦合计算,都发现传递损失降低且在某些结构模态频率处发生了跳变。并且改变壳体厚度,发现壳体越薄,跳变现象越明显。(4)基于CFD分析所提供的温度场边界条件,实现了热声单向耦合,研究得出内部气体温度较高且非均匀分布时消声器传递损失在高频段增大,在声固耦合和热声耦合的基础上,分析了热声固耦合作用下的传递损失。(5)仿真分析了常温和高温状态下消声器的声学模态频率和声压分布。发现相对常温而言,高温下的声学模态频率有所增大,声压分布基本不变。(6)考虑气流速度对消声器传递损失的影响,通过仿真发现相对无流情况,气流速度的方向决定了传递损失是增大还是减小,气流速度的绝对值越大,对传递损失的改变越大。本课题的研究工作具有如下的创新性：考虑弹性壁和非均匀分布的高温的共同作用时,所得到的消声器传递损失将更加精确,热声固的耦合在消声器的研究中尚不多见。 |
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