航空发动机降噪技术中管道声传播有限元模型研究

【类型】学位论文

【作者】王立勋 

【关键词】 有限元模型 航空发动机 噪声控制

【摘要】有限元声传播模型相比全解析模型和半解析模型在处理管道声传播问题上灵活性更强，特别是对复杂的管道声传播问题有更加明显的优势。所以，有限元管道声传播模型在航空发动机消声技术中发挥着越来越重要的作用。本文应用有限元模型研究了两个方面的问题，分别是单/双自由度声衬在管道内吸声的特性以及高阶模态入射下直接提取法提取声阻抗的适用性。 首先，为研究不同声衬在消声短舱内的吸声特性，本文首先发展了一种考虑流动的变截面管道声传播模型，并且假定管内的流动介质是可压、无粘且无旋的势流。利用这种变截面管道声传播模型，将不同声衬声阻抗作为壁面边界条件代入到模型中，通过计算进出口插入损失，评估不同声衬在航空发动机消声短舱中的消声量。 另外，为了进一步发展直接提取法提取声阻抗，拓宽提取阻抗的频率上限，本文利用有限元模型建立了数值仿真实验。通过模拟高阶模态声源入射下的流管声场，研究高阶模态入射条件下直接提取法的适用性。本文先是分别发展了均匀流和平行剪切流条件下的流管有限元声传播模型。通过对比数值模拟解与刚壁解析解对模型的正确性进行了验证。并且，针对平行剪切流有限元模型进行了关于速度剖面的深入讨论，结果说明等效平均速度是影响有限元模拟结果以及直接提取法提取精度的关键因素。通过利用两种模型对高阶模态入射条件下的直接提取法进行数值实验，结果表明，直接提取法在高阶模态声源入射情况下同样适用，测量频率上限随之提升。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】景晓东

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