消声器气流再生噪声

tangyuanyuan

我们知道，气流在管道中传播时会产生“再生噪声”，我主要关心的是气流本身产生的“湍流噪声”，
    我想请教的是：
          我们说产生湍流噪声的可能是气流的速度，但速度大于20m/s时，不论消声器结构如何，形成气流如何，都会产生气流“湍流噪声”吗？   
          那么， 如果要减少气流再生噪声主要的矛盾就是减小气流速度，是吧？
          还有，现在有没有一个实际可以操作的试验或者说仿真可以知道气流再生噪声的大小的，又如何确定它对总体噪声的贡献量呢？


请教高手!!!!!!!qq: 34973896
正在消声器流体仿真，探讨消声器流体再生噪声的定量分析，如果从流体速度来看的话，我们只能定性的分析再生噪声是否增大或减小。

还有，现在有没有一篇文章牵涉到消声器的功率损失  和  压力损失之间的换算关系的。我理解：功率损失主要是针对消声器实物试验的评价指标；而压力损失是理论计算评价指标，既然他们都是评价消声器的空气动力学性能的指标，那么他们之间的关系是怎么样的呢？ 请教斑竹。

zhuangxu2008

我知道流体在不同压力和遇到结构变化时会产生噪声，主要是低频成分，气体是湍流噪声，而液体是空化噪声，我觉的这些都可以借助试验仪器测试他们的噪声谱。我是做流体模拟的，也在搞噪声，不过才起步，都在摸索。

tmjking

两位好，希望以后能多讨论这样的话题。

气流噪声，说到底应该就是气体的压力脉动吧，脉动的频率与噪音频率相对应。气流噪声主要在频率1000～2000为噪音dB贡献，一直认为，这样的频率只有DNS才能模拟出来的，所以在工程应用中CFD计算似乎不可能。那么只有进行试验了，可以购买压力传感器，获得压力信号，我们目前就是这样做的，基本上可以获得比较真实的数据。只是，传感器测量压力存在干扰流场和设计困难的缺点，尤其对于比较细微的地方难以实现。

关于消音器的功率损失和压力损失，这是两个不同的概念。一定要清楚，功率是能量/时间，那就是说要计算进出口消音器的气体能量损失，气体能量就是焓，包含内能和推动功，而压力损失仅仅是压差而已。但气体推动功是需要压力的，即PV，从推动功损失转换为功率损失。

气流噪声目前我们研究得比较多的还有传递损失，就是说消音器内部的气流噪声通过腔体传递到结构上，需要算一个传递函数，因为对于内流来说，气流噪声最终还是要通过结构传递出来的。

以后大家多共同讨论。

欧阳

我刚开始做，将高热气体通入水中，对其形成的声音进行分析的，不知道它形成的原理是什么，是不是空化a，麻烦指教！

kanglei

也在关注该问题

我们曾经用Fluent的一般湍流模型模拟过其流通过消声器产生的压力波动，有些结构算不出个所以然，但有的结构还是能得到一定频率的压力波动的，但还需要进一步的研究，计算结果的正确性。

至于试验测量压力波动，应该还是可以的，我们在管壁上安装传声器（压电式的），可以测量一定的流噪声，但还没总结出成熟的方法和分析方法。

tmjking

别说湍流模式模拟（RANS），我用LES也得不到很好的压力脉动，因为这两种流动计算都是把高频的脉动平均了的，得到的终究是低频脉动

tangyuanyuan

看了大虾的回复,有点启发.但是问题也出来了,
1,既然仿真无法得到气流再生噪声的贡献,如果用传感器来测试压力的话,假设能够很好的测得,那么这个压力与所产生的噪声贡献量又是如何关系列?与气流速度的关系呢?
  我这到是有个经验公式,是关于气流再生噪声的,但上它里面所涉及到参量主要上速度,这我一下就晕了.(现在外地,回学校了贴公式)
2,的确,功率损失和压力损失是两个不同的概念.而且我们都有这样一个理解,压力损失越大,那么功率损失也会越大,也就是说假设在相同功率负荷(也就是在发动机功率一定时),这两者应该是有个对应关系地,我的理解是,虽然两者是不同的,但是都是为了评价消声器的空气动力学性能的,那么他们应该有一个内在的联系在里面.
3,我觉得应该区别结构噪声与气流噪声,这应该是不同的概念.气流再生噪声是因为气流湍流引起(具体应该怎么说,还得指点,也就是说气流噪声是如何产生的?),而结构噪声(激励是气流压力冲击结构引起)是由于结构共振引起,在消声器中,气流再生噪声产生后不是通过结构传递,结构在其中的作用应该是起到一个隔声的作用,研究消声器的传递损失主要是针对消声器的消声性能,当气流再生噪声很大时,那么消声性能的计算就不单纯是进出口声压级相减了!

tangyuanyuan

压力波动的频率怎么得到列?它与气流噪声的频率是对应的吗?

kanglei

把压力波动在时域内记录下来，经过FFT转换到频域，可得到其频率
它应该与气流噪声的频率对应，但我们还没有验证，只能这么认为，说不定我算出的根本就不对呢。

kanglei

我对CFD计算理解不深，可不可以这样考虑：湍流模型确实是对脉动的平均，但对于脉动平均应该有个限制吧，不可能所有的大小脉动都平均掉，小脉冲可以平均掉，但可以计算出比较大的脉动，而这些大的脉动在形成的流噪声中应该占重要地位，这样的话，就可以计算出主要的流噪声，而我们关心的应该是大脉动形成的流噪声而不是很小的脉动形成的流噪声。

tmjking

气流压力与速度是对应的，动压就是静压加上速度，从动量方程可以看出两者的关系。经验公式可能只是适用于不可压缩流动，对于可压缩流动问题就复杂得多。

关于气流噪声和结构噪声，我们目前的理解还是认为，内部的气流噪声最终是通过结构传出来的。如果内部的气流噪声不通过结构，或者传不出来，那么我们是听不到的，那么这个设计就很好了。当然，如果气流噪声是有出口的，那就有些部分可以不通过结构传出来，要看具体问题了。
需要指出的是，无论是气流噪声或者结构噪声，都是某些频率的振动（气体的振动表现就是压力的波动），而结构振动激发空气的压力波动，最终传输到耳朵里。

再说说CFD的计算问题。在计算中，有两个尺度，时间尺度和空间尺度，时间尺度就是我们计算的时间步长，空间尺度就是我们网格大小。时间尺度对应的是频率，这是理论上的，因为计算的结果精确度不仅仅依赖时间步长，也就是说时间步长取得足够小也不一定就能得到高频的脉动。那么时间步长取足够小，网格也取足够小呢，这样时域和空间上的分辨率都足够了，是否能得到高频脉动呢？很简单的例子就是，你用层流计算能得到吗？因此除了分辨率足够之外，还要有计算方法的支持，包括湍流的计算方法。RANS计算中大尺度脉动的贡献是体现在采用的湍流模式（也就是雷诺应力封闭）中的，也就是说大尺度脉动是通过一个计算公式去得到的，所以一定是与实际有差异的，也正因为如此湍流雷诺应力封闭模式是不具备普适性的，不同的流动要采用不同的湍流模式。而LES则能直接计算出大尺度脉动，因此在计算大尺度脉动上不存在问题了，而小尺度脉动则是通过亚网格（subgrid）模型表述其贡献，同RANS的雷诺应力封闭一样，也不具备普适性的，不同的流动也要采用不同的模型。
呵呵，说了这么多，就是说湍流模型只能算出平均了的大尺度脉动，而且计算结果因你采取的RANS模式可能会有一定的差异，与实际流动也会有一定差异，当然工程上计算，定性上的趋势应该还是没问题的；LES能计算出大尺度脉动，和平均小尺度脉动，前者如果计算正确的话就与实际流动可以很接近，后者也要视采用的亚网格模型而定。

mz6868

其实我们如果仔细看看公式和定义 压力损失的定义中对静压的定义是无声波存在时介质的压力 那么我们如果把介质中的声音去掉 这个介质的压力本身就是瞬变的（相对讲） 此时就不能用声学的公式去定义所谓声学当中的传递损失和功率损失了吧
    气流噪声和结构噪声到底能不能分家说 或者说他们是不是就是一回事啊
    以上是小弟个人看法 还请大家指正

dapiyan

原帖由 tmjking 于 2008-5-23 11:00 发表

                               
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关于消音器的功率损失和压力损失，这是两个不同的概念。一定要清楚，功率是能量/时间，那就是说要计算进出口消音器的气体能量损失，气体能量就是焓，包含内能和推动功，而压力损失仅仅是压差而已。但气体推动功是需要压力的，即PV，从推动功损失转换为功率损失。

楼主理解似乎有误
功率损失 是指发动机由于加入消声器后产生排气被压引起发动机功率降低，降低量就是功率损失。而不是消声器功率损失

压力损失是消声器入口端压力减去出口端压力。

应该说是压力损失引起功率损失，但是这两者并不是线性相关的，和发动机排量、行程、缸数、气门结构等都很有关系。

偶的理解

defantasy

额，为什么后来都没有继续探讨了呢，最近在做这方面的东西，貌似讨论没有出结果啊

jimee_lzj

defantasy 发表于 2010-10-22 20:05

                               
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额，为什么后来都没有继续探讨了呢，最近在做这方面的东西，貌似讨论没有出结果啊

正好我最近也在做这方面的工作，之前还没有看见这个贴。消声器结的消声性能，即传递损失，目前借鉴一篇外文文献运用fluent已经得到较理想的结果，也是tangyuanyuan之前提及的进出口声压级相减，使用的是RANS求解模型，主要关心中低频的结果；接着，我准备考虑消声器中的两相流动产生的噪声，自己觉得难点在于边界条件如何给定，噪声信号如何获得和截取。请问defantasy，你做到哪种程度了?可以交流经验~！