基于三维时域CFD方法的穿孔元件声阻抗提取与特性分析

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11674076
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2304.环境声学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The perforated components are widely used in the duct silencing devices to improve the acoustic attenuation performance in special frequency range and to reduce the flow resistance loss. In order to predict accurately the acoustic attenuation performace of duct silencing devices, the acoustic impedance of perforated compenents needs to be obtained first. In view of the complex sound and flow fields near the perforates, as well as the existence of flow-acoustic coupling and non-linear effect, the determination of perforate impedance in the presence of gas flow became an important project with engineering applications and theoretical significance. The present work will employ the 3-D time-domain CFD approach as the computational tool, the time histories of pressures and velocities in the both sides of the perforated component are aquired through the simulation of propagation of a pulse signal enforced on the steady flow, then the corresponding frequency-domain signals are obtained by using FFT, and finally the perforate impedance are extracted with the acoustic theory. Based on the computational results, the effects of medium temprature, flow status, perforated structure and sound-absorbing material on the acoustic impedance of perforates are analyzed, and then expressions for acoustic impedance of perforates are proposed suitable for the frequency-domain computations. The advantage of the project is that the effects of complex gas flow and non-linear behavior of large amplitude wave on the acoustic impedance of perforates may be considered, therefore the accurate results are obtained. To verify the computational method and results, the experimental measurements will be conducted in the presence of gas flow.
穿孔元件在管道消声装置中广泛使用,用于改善特定频率范围内的消声性能以及降低流动阻力损失。为精确预测管道消声装置的消声性能,首先需要获得穿孔元件的声阻抗。由于穿孔附近的流场和声场复杂,且存在流声耦合和非线性效应,因此获取气体流动状态下穿孔元件的声阻抗成为一项具有工程应用价值和理论意义的研究课题。本项目拟使用三维时域CFD方法作为计算工具,通过模拟计算施加在稳态流基础上的脉冲信号的传播过程来获取穿孔元件两侧的压力和速度时域历程,然后通过FFT变换得到相应的频域信号,进而结合声学理论提取出穿孔声阻抗。基于计算结果,分析介质温度、流动状态、穿孔形状、吸声材料等对穿孔声阻抗的影响规律,整理出适用于频域声学计算的穿孔声阻抗表达式。本项目的特点是能够考虑复杂气体流动和大幅波非线性效应对穿孔声阻抗的影响,从而获得精确的计算结果。为验证计算方法和结果的正确性,开展有流条件下穿孔元件声阻抗的实验测量研究。

结项摘要

穿孔元件广泛应用于管道消声装置中,通过阻抗失配和能量耗散来改善特定频率范围内的消声性能。作为进、排气消声系统的组成部分,穿孔元件的声学特性不可避免地会受到气体流动的影响。为了精确计算管道消声装置的消声性能,首先需要获得较为准确的穿孔声阻抗,因此获取气体流动状态下穿孔元件的声阻抗成为一项具有实际工程应用背景和理论意义的研究课题。.根据穿孔元件附近的气体流动状态,分别研究掠过流、通过流以及掠-通混合流作用下穿孔板的声阻抗。详细研究了流动马赫数、穿孔率、穿孔板厚度与小孔直径比以及雷诺数对掠过流、通过流无量纲声阻抗的影响规律,进而利用数值拟合给出了掠过流、通过流状态下穿孔板声阻抗的计算公式。计算了不同掠过流和通过流共同作用下穿孔板的声阻抗,分析了穿孔板声阻抗随频率的变化规律,从而得出混合流条件下穿孔声阻抗的一般适用性结论。.结合声学理论给出了有吸声材料贴附的穿孔板声阻抗表达式,搭建了消声器声学性能测量实验台架,利用两负载方法测量了穿孔管阻性消声器的传递损失。研究了大幅波作用下穿孔元件的声学特性,并且使用基于线性Navier-Stokes方程的频域有限元方法计算了穿孔管消声器的传递损失。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
Three-pass mufflers with perforated inlet/outlet tubes
带穿孔入口/出口管的三通道消声器
  • DOI:
    10.1016/j.apacoust.2019.07.018
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    APPLIED ACOUSTICS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Fan Yiliang;Ji Zhenlin
  • 通讯作者:
    Ji Zhenlin
伴流声场计算的有限元方法及其应用
  • DOI:
    10.13465/j.cnki.jvs.2021.03.033
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范一良;季振林
  • 通讯作者:
    季振林
穿孔管消声器声学特性预测的单向耦合计算方法
  • DOI:
    10.11784/tdxbz201706040
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    天津大学学报 (自然科学与工程技术版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄虹溥;季振林;陈志响;刘晨
  • 通讯作者:
    刘晨
Acoustic Behavior Prediction and Analysis of Resonators in the Presence of Low Mach Number Flow
存在低马赫数流时谐振器的声学行为预测和分析
  • DOI:
    10.1142/s2591728519500154
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Journal of Theoretical and Computational Acoustics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Hongpu Huang;Zhenlin Ji;Kangjian Han
  • 通讯作者:
    Kangjian Han
Acoustic impedance of perforated plates in the presence of bias flow
存在偏流时穿孔板的声阻抗
  • DOI:
    10.1016/j.jsv.2019.01.031
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Journal of Sound and Vibration
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Chen Zhixiang;Ji Zhenlin;Huang Hongpu
  • 通讯作者:
    Huang Hongpu

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其他文献

插管结构对膨胀腔消声器声学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    方智;季振林
  • 通讯作者:
    季振林
穿孔管阻性消声器横向模态和声学特性计算与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方智;季振林
  • 通讯作者:
    季振林
消声器中频声学性能的计算测量方法
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李海龙;季振林;闫欣
  • 通讯作者:
    闫欣
有流消声器四极参数和传递损失的
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算物理,24(6): 717-724,2007
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    季振林
双倒易边界元法应用于预测三维势
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    声学学报,33(1): 76-83,2008
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王雪仁;季振林
  • 通讯作者:
    季振林

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季振林的其他基金

伴流声场问题计算的半解析方法及其应用研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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