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燃烧噪声的形成机理及控制生源的途径

添加时间:2017/6/30 17:32:07 浏览次数:499

   声源、传播介质及接受器是构成系统的三个要素,因此噪声控制要从三个环节考虑,即:

      从声源上根治噪声  若能从噪声源本身降低噪声,乃是最彻底的措施。 所谓从声源上根治噪声, 就是将发声大的设备改造成发声小或者不发声的设备 。

  (2)在噪声传播途径上降低噪声  如果由于条件限制,从声源上根治噪声难以实现时,就需要在噪声传播途径上采取措施加以控制。例如装设吸声体、隔声罩、隔声间、隔声屏和消声器等。

  (3)在噪声接受点进行防护  控制噪声的最后一关是在接收点进行防护。在其他措施不能实现时,或者只有少数人在吵闹的环境中工作时,个人保护乃是一种经济而有效的措施。常用的防声用具有耳塞、耳罩、头盔等。

       目前对燃烧噪声的形成机理并不完全了解, 部分原因是对噪声源的分析是定性的。其困难在于预测燃烧噪声级本身就受到火焰大小,燃烧强度、湍流、燃烧速度、流速、空气/燃料比和结构等因素的影响。同样,燃烧噪声的减低目前更多地依靠经验或实验, 而不是依靠理论分析及计算。

       燃烧噪声除燃烧过程本身产生噪声以外, 还与燃烧室及空气动力特性有关。下面分类加以讨论。

    1.空气动力性噪声

       空气动力性噪声,根据其产生机理,还可细分为射流噪声、涡流噪声及边界层噪声。(1 )射流噪声  又称喷注噪声。是由于喷嘴出口的气体与周围静止介质之间有剪切力作用和进行动量和质量交換形成高速湍动而产生的噪声 。

   (2)涡流噪声  当流体绕流于一个断面为非流线物体时,在物体的两侧将交产生旋转方向相反的漩涡, 引起振动而产生的噪声。 例如, 当流体流过钝体、突扩通道时都会产生涡流噪声 。

   (3)边界层噪声  在固体壁面处的流体边界层内,由于壁面上压力变动所产生的噪声叫边界层噪声 。 例如在燃烧器売罩、 旋流器叶片等处的固体壁面都会产生这种噪声 。

       上述噪声含有各种频率,当与燃烧噪声产生的频率相同时,将产生共振,使振幅増大,会发出很大的噪声。这里仅讨论影响较大的射流噪声的形成机理及控制途径。自由射流噪声存在高、低频两类噪声。高频噪声主要发生在喷口处,而低频噪声主要发生在混合区(初始段)和湍流区(过渡区)交界处附近。产生射流噪声最显著的区域是射流混合区,这时射流外边界与外部气体介质进行强烈的混合。在混合区内声强是个定值。湍流区的声强与距离的7次方成反比而急剧减弱。喷口处声强与气流喷出速度的8次方成正比。 高频成分的噪声在混合区中与距离的3次方成比例衰减,在湍流区与距离的l0次方成例衰减。低频成分的噪声在混合区内与距离的3次方成成比例增强,在湍流区与距离的4次方成比例衰减。

       高频噪声与垂直射流轴向的径向湍流速度有关, 因此主要是径向辐射。低频噪声与轴向湍流速度有关, 主要是沿轴向辐射。因此, 如果減弱射流径向湍流强度,则高频噪声减少,径向声压降低;如果减弱射流轴向湍流强度,则低频噪声减少, 轴向声压降低.

       由此可见, 控制射流噪声的途径主要是改变喷嘴出口附近的湍流结构, 以影响高频成分和径向声压。 其措施是改变燃烧器喷口的形状。 例如采用多孔啦嘴。 在相同喷口面积情況下, 多孔喊口比単孔喷口产生的噪声小。 这是由于射流相互干扰使射流混合段发生变化的结果。

       当喷口内外压力比大于临界值( P,/P。> 1.89 )时,噪声会增加很多(约几l-分贝) ,称为阻塞射流噪卢(又称阻塞喷注噪卢) ,高压喷射器就会产生这种噪声。阻塞射流噪声的来源,除了一般射流噪声外, 还由于啧 口阻塞( 压力比大于临界值) , 出喷口的射流冲击波沿轴向形成一系列的小冲击室, 对声波起放大和反馈作用,从面使噪声增大。

       阻塞射流噪声分两部分, 即连续谱噪声和离散谱噪声。连线谱部分和一般射

流噪声相似, 但谱峰频率较高, 尤其在峰值附近更加突出, 突出的大小随压力比增大而增加。离散普部分噪声主要在气室1:l,力约为(2-4) x 105Pa时产生。

       阻整射流产生的冲.击室很不稳定、 容易受外部影响, 例如喷口稍不平滑,离散谱频率噪声就降低很多, 如果喷口粗糙, 外缘加有异向叶片, 噪声可降低20~30dB。                                                                                                                                                 .