天然氣集輸站場(chǎng)流噪聲研究

【摘要】：天然氣集輸站場(chǎng)在調(diào)壓計(jì)量、分輸時(shí),由于管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生變化,渦流擾動(dòng)隨之形成,伴隨著與管道壁面之間的摩擦,最終產(chǎn)生了流體動(dòng)力性噪聲,即流噪聲。天然氣集輸站場(chǎng)的流噪聲主要來(lái)源于鋼質(zhì)彎管、三通等部件以及匯管、調(diào)壓閥、過(guò)濾分離器等設(shè)備。 針對(duì)天然氣集輸站場(chǎng)流噪聲超標(biāo)問(wèn)題,以大渦模擬與FW-H聲比擬理論相結(jié)合的理論分析方法,開(kāi)展站場(chǎng)不同彎頭及匯管流噪聲的形成機(jī)理與影響因素分析。引入小孔消聲技術(shù),建立相應(yīng)的分析模型,結(jié)合流噪聲計(jì)算結(jié)果,分析小孔消聲器的有效性和適應(yīng)性,并提出合理、有效的天然氣集輸站場(chǎng)流噪聲防控措施,具體內(nèi)容如下： (1)基于大渦模擬與FW-H聲比擬理論相結(jié)合的天然氣集輸站場(chǎng)流噪聲研究。通過(guò)對(duì)站場(chǎng)彎頭、匯管流噪聲的模擬分析,及其影響因素的討論,驗(yàn)證了LES與FW-H聲比擬理論相結(jié)合的分析方法在天然氣集輸站場(chǎng)流噪聲研究方面的有效性。 (2)針對(duì)天然氣集輸站場(chǎng)常用彎頭和匯管的流噪聲問(wèn)題,建立彎頭、匯管流噪聲計(jì)算模型,利用ANSYS Flu ent軟件進(jìn)行計(jì)算,分析流噪聲聲壓級(jí)分布規(guī)律。計(jì)算分析結(jié)果表明：站場(chǎng)彎頭內(nèi)流噪聲聲壓級(jí)最高為100dB、匯管內(nèi)流噪聲聲壓級(jí)高達(dá)110dB,均超出了國(guó)家規(guī)定的環(huán)境噪聲等級(jí)(70dB)；彎頭、匯管流噪聲聲壓級(jí)所對(duì)應(yīng)的頻率分布范圍較寬,各個(gè)頻率都存在一定的聲波能量,是一種寬頻噪聲。 (3)根據(jù)彎頭流噪聲聲壓級(jí)分布情況,建立不同結(jié)構(gòu)的彎頭模型,基于聲場(chǎng)分析軟件,對(duì)不同工況條件下的聲壓級(jí)變化進(jìn)行研究。研究表明：彎頭流噪聲的發(fā)聲機(jī)理主要是彎頭處二次流以及渦流的作用,而隨著彎頭角度的減小或彎曲半徑的增大,急變流的影響逐漸減小,能夠有效控制彎頭處的流噪聲等級(jí);伴隨著壓力每提升0.1MPa,彎頭管段壁面附近的聲壓級(jí)提高1dB～3dB。 (4)對(duì)站場(chǎng)匯管進(jìn)出氣管相對(duì)或者錯(cuò)開(kāi)兩種不同連接方式的流噪聲聲壓級(jí)的分布情況進(jìn)行模擬計(jì)算,分析不同連接形式對(duì)聲壓級(jí)的影響。分析結(jié)果表明：匯管進(jìn)出氣管相錯(cuò)開(kāi)連接時(shí),隨著進(jìn)氣管管徑的減小,進(jìn)氣管末端的流噪聲聲能量逐漸增強(qiáng)、聲壓級(jí)逐漸增加,且增加幅度越來(lái)越大；匯管進(jìn)出氣管相對(duì)連接時(shí),進(jìn)氣管末端噴射出流對(duì)匯管壁面的損害較低,且造成的沖擊噪聲更小。 (5)在合理確定天然氣集輸站場(chǎng)流噪聲超標(biāo)問(wèn)題的基礎(chǔ)上,建立匯管小孔消聲器模型,設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)條件下的小孔消聲器,其參數(shù)為：小孔孔徑為3mm,小孔數(shù)量為480個(gè),消聲器管徑與長(zhǎng)度分別為60mm和650mm。在匯管進(jìn)氣管內(nèi)安裝小孔消聲器,分析小孔消聲器的降噪效果。結(jié)果表明：小孔消聲器能夠有效降低匯管內(nèi)的流噪聲聲壓級(jí),對(duì)低頻段聲壓級(jí),降噪效果最高可達(dá)37.4dB,平均降噪20.9dB。 【關(guān)鍵詞】：流噪聲 大渦模擬 FW-H聲比擬理論 小孔消聲器
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE86;TB53
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 研究背景及意義8
• 1.2 流噪聲研究概述8-12
• 1.2.1 流噪聲產(chǎn)生機(jī)理8-10
• 1.2.2 流噪聲數(shù)值計(jì)算10-11
• 1.2.3 流噪聲降噪技術(shù)11-12
• 1.2.4 存在的問(wèn)題12
• 1.3 研究?jī)?nèi)容和研究方法12-14
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.3.2 研究方法及技術(shù)路線13-14
• 1.4 研究結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)14-16
• 1.4.1 研究結(jié)論14
• 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)14-16
• 第2章 天然氣集輸站場(chǎng)流噪聲數(shù)值計(jì)算16-24
• 2.1 天然氣集輸站場(chǎng)流噪聲數(shù)值計(jì)算16-19
• 2.1.1 FW-H聲比擬理論16-18
• 2.1.2 大渦模擬18-19
• 2.1.3 集輸站場(chǎng)流噪聲數(shù)值計(jì)算19
• 2.2 無(wú)關(guān)性驗(yàn)證19-23
• 2.2.1 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證19-21
• 2.2.2 時(shí)間獨(dú)立性驗(yàn)證21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第3章 彎頭管段流噪聲研究24-46
• 3.1 彎頭管段模型參數(shù)設(shè)置24
• 3.2 彎頭流噪聲聲壓級(jí)分析24-25
• 3.3 彎頭流噪聲影響因素分析25-45
• 3.3.1 彎頭角度對(duì)聲壓等級(jí)的影響25-31
• 3.3.2 彎曲半徑對(duì)聲壓等級(jí)的影響31-38
• 3.3.3 工況條件對(duì)聲壓等級(jí)的影響38-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 匯管流噪聲研究46-57
• 4.1 匯管模型參數(shù)設(shè)置46
• 4.2 匯管流噪聲聲壓等級(jí)分析46-47
• 4.3 不同匯管鏈接形式流噪聲研究47-56
• 4.3.1 進(jìn)出氣管錯(cuò)開(kāi)連接對(duì)匯管流噪聲的影響47-51
• 4.3.2 進(jìn)出氣管相對(duì)連接對(duì)匯管流噪聲的影響51-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第5章 小孔噴注消聲器的應(yīng)用57-66
• 5.1 小孔噴注消聲器消聲機(jī)理57-58
• 5.2 小孔噴注消聲器設(shè)計(jì)58-59
• 5.2.1 小孔消聲器設(shè)計(jì)計(jì)算58-59
• 5.2.2 小孔消聲器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)59
• 5.3 小孔消聲器聲壓等級(jí)分析59-65
• 5.3.1 小孔消聲器模型建立59-60
• 5.3.2 小孔消聲器聲壓級(jí)分析60-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第6章 結(jié)論與建議66-68
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 建議67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 附錄73-83
• 附錄1 不同彎曲半徑各監(jiān)測(cè)截面聲壓級(jí)圖73-81
• 附錄2 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)聲功率密度圖81-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果83

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