车用两腔抗性消声器声学特性分析及结构优化

为了快速准确的研究抗性消声器的声学特性,该文提出二维解析方法研究两腔抗性消声器的传递损失特性;并基于阻抗管,采用双负载法对消声器传递损失进行了测量,以此对解析方法进行验证。进而基于解析方法,分析隔板通孔半径、隔板位置对消声器传递损失影响。最后采用遗传算法,在不增大外部总体尺寸的条件下,对消声器进行结构优化设计。研究结果表明,该文采用的理论计算方法可较准确地计算出消声器传递损失;两腔消声器比单腔消声器有更好的消声效果;隔板通孔半径及其位置对传递损失影响明显;通过对结构参数优化设计,可以使消声器在目标频带1 000~3 000 Hz的平均传递损失由17.2提升到39.5 d B,获得很好的优化效果。该文建立的二维解析模型可用于计算抗性消声器的传递损失,为快速优化设计消声器提供了参考。     

均匀切向流下汽车微穿孔管消声器声学性能分析

为探讨均匀切向流及消声器结构参数对汽车微穿孔管消声器声学性能的影响,综合考虑均匀流对微穿孔板声阻抗和消声器中心管道内声传播的影响,分别讨论了直通流与切向流对声波传播的影响机理。建立了切向流下微穿孔消声器的传递损失一维理论计算模型并加以验证,采用该模型计算的传递损失理论值与试验值更为接近,最大相对误差由27.3%降低到15%。并且基于该理论模型分析了均匀切向流下微穿孔消声器的声学性能及消声器结构参数对微穿孔消声器有流声学性能的影响。研究发现,微穿孔消声器主要外部尺寸参数对有流传递损失的影响与对无流情况大体相同,穿孔参数对无流声学性能影响很大,在常用范围内变化时最大浮动值多达18 d B,但在常用范围内变化基本不影响有流声学性能。该文研究为有流条件下微穿孔消声器的设计提供了参考。     

出口管过渡圆弧对抗性消声器性能的影响及应用

为了降低基于声腔模态的进出口管布置原则设计的抗性消声器的压力损失,该文以典型的扩张式消声器和回流式消声器为例,探究了出口管过渡圆弧对其压力损失及传声损失的影响规律。结果表明:出口管施加过渡圆弧对传声损失的影响很小,却能有效降低压力损失;随着过渡圆弧半径的增大,压力损失的变化率减小。最后,在不改变总体尺寸的前提下,基于声腔模态的进出口管布置原则对消声器各抗性消声结构单元的进出口管进行重新布置:进口管和出口管的偏移距离从70 mm改为63 mm,中间管的偏移距离从70 mm改为0,进出口管间的偏移角度从135°改为90°;基于出口管过渡圆弧对压力损失的影响规律对各抗性消声结构单元出口管施加10 mm的过渡圆弧。改进后的消声器不仅传声损失有所提高,且压力损失也得到降低,在750~1500 Hz频率范围内平均传声损失增加了15.3 d B,入口气流速度为60 m/s时压力损失降低了25.20%。研究结果为综合运用基于声腔模态的进出口管布置原则及出口管过渡圆弧对压力损失的影响规律设计及改进消声器提供参考。     

隔板对汽车微穿孔管消声器声学特性的影响

为分析隔板对微穿孔管消声器声学特性的影响,该文首先通过试验验证微穿孔管消声器传递损失数值计算方法,然后建立带隔板微穿孔管消声器传递损失的理论模型并利用数值方法进行验证,最后基于理论模型分析了隔板对微穿孔管消声器传递损失的影响。分析发现,隔板位置影响主消声频带及传递损失大小,隔板越靠近中间位置,第一拱形衰减域向高频扩大,且传递损失越大;隔板数目增加,传递损失相应增大,但当隔板数目达到一定值时传递损失不再显著增大;在简单微穿孔管消声器内加隔板后,可以适当缩短膨胀腔长度,而不会明显降低该消声器消声性能,此方法可大大降低消声器的轴向长度,对微穿孔管消声器的优化设计具有指导意义。     

聚氯乙烯球阀水流阻力特性及流动规律分析

为了研究排灌工程管网中PVC球阀水流阻力及流动规律,对2种PVC球阀DN75和DN50进行了试验,采用角位移传感器监测阀门开度,同时采用Realizablek-ε紊流模型对2种球阀进行了数值模拟并分析验证,在此基础上对3种规格球阀DN110、DN90和DN63进行了数值模拟研究,得到5种规格球阀的阻力系数计算表达式。比较试验与数值模拟结果,DN75和DN50球阀模拟的阻力系数值与试验吻合的较好。DN75球阀流场特征显示相对开度为0.91时流态比较稳定,无明显漩涡;相对开度为0.36时压力、速度梯度较大,在球阀YZ截面出现大小相当、方向相反的对称漩涡,造成了较大的水头损失。研究结果可为管网的水力计算提供参考。     

柴油机喷嘴内小桐子油流动特性仿真分析

为对燃用小桐子油柴油机的燃油喷射及雾化进行系统研究,建立了考虑燃油黏度、密度及气泡数密度随喷射条件变化的三维气液两相流空穴模型,在对所建数学模型验证的基础上,进行了喷油压力、喷油背压及燃油温度对喷嘴内小桐子油空穴流动特性影响的数值模拟,并与喷嘴内柴油的流动特性进行了对比分析。结果表明：应用小桐子油作燃油时,随着喷油压力的增加,喷孔出口燃油的平均流速及质量流量逐渐增加,流量系数逐渐降低,但空化效应变化并不明显;喷油背压的变化对喷嘴内小桐子油的流动特性影响较小;随着燃油温度的升高,喷孔出口平均流速、质量流量及流量系数均大幅提高,空化效应显著增强。相同喷射条件下,小桐子油的空化效应及喷孔出口平均流速均低于柴油,但其质量流量及流量系数是否低于柴油,还受到燃油温度的影响。该研究可为燃用小桐子油柴油机工作过程的深入分析提供参考。     

不同口环间隙离心泵性能及水力激励特性分析及试验

为进一步研究改变口环间隙所产生的影响,该文通过改变口环间隙大小,采用数值计算与试验相结合的方法,研究了离心泵内叶轮所受径向力以及压力脉动的变化。分别采用0.25、0.5以及0.75 mm的口环间隙,进行数值计算和试验。通过对叶轮外表面的压力场求解和分析,得到不同口环间隙对叶轮所受径向力的影响,通过试验测得的各监测点的压力脉动数据进行分析。结果表明:模拟所得扬程与试验结果较为吻合。叶频所对应的压力脉动幅值在前腔进口处,口环间隙为0.5 mm的方案约为0.25 mm方案的3.1倍,在叶轮出口处约为1.3倍;口环一周的平均压力脉动在0.75 mm时最小,此时约为0.5 mm方案的0.81倍;叶轮进口及其上游的压力脉动以0.75 mm方案最小,约为其他2个方案的0.67倍,说明口环间隙为0.5 mm时离心泵前腔及进口处的压力脉动最大。叶轮所受径向力随着口环间隙的改变呈现非线性变化,小流量及设计工况时0.75 mm方案的径向力最小,设计工况时0.25 mm方案的径向力最小。通过研究不同口环间隙所诱导的压力脉动及径向力的变化,对离心泵的传统设计进行了一定的补充,并且对口环的设计提供了参考。     

橡塑渗灌管生产工艺及其渗水性能研究进展

橡塑渗灌管生产工艺是决定其渗水性能和应用效果的关键因素。该文对国内外橡塑渗灌管生产工艺和渗水性能的研究进展进行了分析和总结,指出进一步提高渗灌管渗水均匀性和抗堵塞性能是目前生产工艺改进的主要任务,渗水性能测试是优化渗灌管生产工艺和应用设计的重要步骤,制定严格的产品标准和测试方法是实现橡塑渗灌管规范化生产的关键。     

立式管道泵进水弯管和叶轮的参数化分析与验证

管道泵的肘形弯曲进口结构影响了叶轮的入流,导致管道泵内部流动特性复杂,整体性能下降。为了探究管道泵不同设计参数对内部流动的影响,该研究基于三维非定常雷诺时均Navier-Stokes方程,结合剪切应力传输模型对管道泵入流畸变特性展开了数值模拟,并进行了试验验证。同时,选取了进水弯管和叶轮的40个设计参数,使用拉丁超立方设计方法创建了300组设计样本,通过Pearson相关性分析,数值研究了进水弯管和叶轮的设计参数对管道泵效率、扬程及入流不均匀度的影响。结果表明：数值计算结果与试验结果的吻合良好,模拟方法具有较好的预测精度;进口流道内发现了伴有二次流涡对的流动分离区,且其内部流动分布不对称,在设计流量和小流量工况下,进口流道内部流动分别以反向涡对和回流旋涡为主;管道泵的性能与叶片安放角及叶片数显著相关。研究表明具有40°～50°进口安放角、20°～40°出口安放角及较大进水弯管长度的管道泵具有更好的性能和稳定性,此区间内的样本相较于原始模型效率平均提高了5%。研究结果可为管道泵的设计优化提供参考。     

发动机进气系统阶次噪声及其消减方法

针对发动机进气噪声的消减与消声元件的位置具有很强的关联性特点,该文利用GT-Power软件分析了进气系统噪声,设计了谐振腔和1/4波长管来降低进气口处噪声。通过SYSNOISE软件进行了声模态分析,研究了声模态与阶次噪声之间的关系,来确定赫尔姆兹谐振腔和1/4波长管在进气系统上最好的消声位置。分析结果表明,消声元件布置在某阶模态的反节点位置与布置在节点位置相比,可以对该模态频率下的阶次噪声降低5 dB。     

基于FLOW-3D的田间便携式短喉槽水力性能数值模拟

田间量水是实现灌区计划用水和节水农业的关键技术,但由于试验条件、测量方法和精度的限制,传统的水工模型试验分析田间量水设施的水力性能存在一定局限性。该文基于FLOW-3D软件,采用RNG k-ε三维湍流模型、Tru VOF方法、FAVOR(fractional area volume obstacle representation)技术模拟喉口宽度为51 mm的田间便携式短喉槽过槽水流的三维流场。与试验结果对比表明:过流能力、水流流态以及水深与试验结果较为吻合,误差小于10%,采用的数值模拟方法能够有效地模拟田间便携式短喉槽水力性能,在确定数值模拟可靠性的前提下,对其水力性能进行分析。数值模拟结果显示:佛汝德数、流速在自由出流工况下沿程增大,在淹没出流条件下先增大后减小,并由佛汝德数分析结果确定了临界水深断面所在区域为喉口段后半部分;通过回归分析得到的田间便携式短喉槽上游水深与流量计算公式最大测流误差为-5.63%,满足灌区量水精度的要求;该量水槽最大水头损失占总水头的12.10%,相比于长喉道量水槽的13%较小。该研究对提高量水设备研发效率、降低研发成本与周期、促进中国灌区流量精准测量设备的推广具有实用价值。     

柴油机喷油脉宽和喷油压力变化对喷油器流量系数的影响

为明确柴油机喷油脉宽和喷油压力改变对喷油器流量系数产生影响的规律并研究规律产生的原因,进行了常用喷油脉宽下及较大喷油压力范围内的试验。以动量法测量喷油规律并计算相应喷嘴流量系数,采用一种基于流动损失理论的方法分析流量系数变化规律,观察其结论与试验结果的吻合程度。试验结果表明:当喷油压力超过160 MPa、喷油脉宽改变量为500μs时,平均流量系数的变化幅度不超过5.9%;当针阀完全开启持续期与喷油持续期之比达到0.85左右时,平均流量系数与最大流量系数相差7.5%,基于流动损失的流量系数分析方法是比较准确的。该研究可为优化柴油机喷油及发展喷嘴流量系数相关理论提供参考。     

灯泡贯流式水轮机增减负荷动态特性分析

水轮机频繁经历变负荷工况转换过程,使得机组在较短时间内工作参数急剧变化,严重影响电站稳定运行。该研究以某贯流式水轮机为研究对象,在考虑自由液面和水体重力的情况下,采用动网格技术对贯流式水轮机相同出力范围下的减、增负荷过渡过程的动态特性进行分析。研究结果表明：由于增负荷和减负荷过渡过程的起始工况导致起始流动状态不同,因此在相同出力时,机组内的流动分布不同,减负荷过程尾水管内的涡流面积及强度明显小于增负荷工况,且尾水管涡带尺度也明显小于增负荷过程;相比于增负荷过程,减负荷过程中转轮叶片大范围的低压区极易引发空化;机组内的水压力脉动主要以尾水管涡带引起的0.1fn(fn为转频)低频压力脉动和转轮的旋转引起3fn的高频压力脉动为主,增负荷过程的压力脉动幅值明显大于减负荷过程,两种压力脉动共同作用,使得贯流式水轮机主要振动区域集中于转轮。研究结果对贯流式水轮机的设计与运行具有一定的指导意义。