邮轮空调通风管路噪声数值仿真及控制技术开题报告

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1. 研究目的与意义（文献综述）

常规船舶舱室空调通风管路在正常工作时能够完成船舶舱室的通风任务，但船舶在海水中行驶，时常遭遇不确定性大风影响，也会产生不容忽视的振动和噪声问题。管路系统的内部结构非常复杂，但大多数管路集中布置在机舱等动力区域，而空调通风管路直接与远离动力区域的居住舱室相连接。空气噪声能满足相关规定的限制，直接影响到船舶人员和设备的安全。由空调通风管路产生的噪声已成为影响居住舱室声学舒适性的主要因素，因此空调通风系统的噪声控制已经成为急待解决的问题。不仅如此，我国现阶段也在着力发展邮轮经济，研究及控制空调通风管路噪声不仅有助于改善船上人员生活环境，在更大的层面也助于促进我国经济蓬勃发展和海事复兴。

目前，国内外对声源和传输通道的研究有大量的研究，对降低振动噪声的重要实用技术是利用管道来覆盖噪声。国内外对管道涂层的研究主要是采用隔声材料，而管壁的通风管通常比较薄，而引起的声辐射也有一定幅度的振动。因此，孔广新等人寻找一种有效的隔离辐射噪声和减少管壁振动产生两次声辐射管道涂层是非常有意义的。管卫华等人引入通风管路流体动力学，基于kip stephen thorne振动原理计算，构建减振降噪模型；合理选材提升通风管路材料阻尼性，优化包覆声学材料，实现船舶舱室空调通风管路减振降噪方法的研究。许东则首先对船上复杂的管路系统的特点进行了归纳，抽象出了几种船上常见的管路模型；然后应用计算流体力学的方法，使用大型流体仿真软件fluent对通气管路模型内部流场进行了瞬态计算，得到了时域下管壁内部的脉动压力分布，然后将得到了时域结果导入声学计算软件lms virtual.lab acoustics进行声学有限元计算，得到管路声压云图及出口监测点处的气动噪声声压级曲线。并对不同的管路模型进行对比分析，得到管路气动噪声规律以及更加优化的船舶管路形式，可为船舶舱室噪声的计算提供通气管路气动噪声数据。余思骞运用计算流体力学(cfd)中数值模拟和试验的方法，对排气管90°弯头和单扩张抗性排气消声器的流动特征进行数值模拟和试验，分析管系中的压力分布和速度分布，探讨部件阻力损失机理和变化规律，模拟结果和试验结果基本吻合。结果表明，cfd方法对船舶排气管系的流场分析具有可靠的预测性，可为降低船舶排气系统压力损失和船舶动力装置油耗提供依据。

国内外对邮轮空调管路噪声研究及控制主要集中在两个方面，一是采用流体力学技术模拟分析，研究时间及物质成本低的同时又能很好的对管路系统作出可靠的分析及预测，二是优化合适声学材料实现降噪。本次研究也是基于cfd计算方法通过分析不同设计参数的管道脉动压力及声振特性，提出一种管道振动噪声性能较优的设计方案。

2. 研究的基本内容与方案

2.1主要研究内容

（1）空调通风管路气动噪声计算的数值建模研究，首先根据图纸建立管路几何模型，然后使用icem或gamibit对物理模型进行网格划分，并合理定义网格模型边界条件。掌握网格划分、质量检查以及改善网格质量的方法；

（2）基于cfd计算方法开展数值仿真研究，确定合理湍流数值模型、流体物理性质以及边界条件。采用大涡模拟方法（les）和有限体积法来计算管路内部流场特性以及管壁压力特性，掌握数值计算方法；

（3）对fluent计算结果进行分析，掌握管路内部流场及管壁压力特性，转化为声振源，利用virtual.lab等声学软件对管口监测点处噪声进行预报；

3. 研究计划与安排

第1－2周：查阅相关文献资料，明确论文工作内容，翻译英文文献。

第3－4周：翻译英文论文，根据老师提供的设计图纸，完成几何建模及网格划分，并确保网格质量满足计算要求。

第5－7周：采用大涡模拟方法（les）计算管路内部流场及管壁压力分布特性，并对结果进行总结分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]许冬. 船舶管路气动噪声数值模拟及优化设计[d]. 大连理工大学，2015.

[2]余思骞， 郭幼丹， 郭雷，等. 基于 cfd 的船舶排气管系流场分析[j]. 船海工程， 2015(2):67-70.

[3]徐俊伟， 吴亚锋， 陈耿. 气动噪声数值计算方法的比较与应用[j]. 噪声与振动控制， 2012， 32(4):6-10.