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集输站场在进行天然气放空时,放空管出口的瞬时流速很大,天然气与周围静止大气进行剧烈混合,发出很大的喷射噪声。针对放空系统噪声超标这一问题,运用ANSYS FLUENT软件,以大涡模拟和FW-H声比拟理论为基础,进行放空管喷射流流场及辐射声场的数值模拟。结合仿真结果设计扩张室消声器,并对其结构参数进行改善,提出有效的降噪方案。具体内容如下:(1)为了研究放空管喷射噪声的发声机理,首先对其射流流场进行模拟分析。运用ICEM软件建立二维轴对称模型,进行流场稳态模拟。根据模拟结果得到了射流结构,确定了射流核心段长度为6.8倍管口直径,在此区域内的流速保持出口速度不变,是噪声的主要发声区域。射流速度在过渡段迅速衰减,在主段内速度逐渐降低为零。(2)运用LES模型进行射流流场的非稳态模拟,捕捉气流从管口喷出到完全喷射的全过程,截取不同时刻的涡量图,从而观察到了漩涡的产生、配对及向下游传播的过程,确定是拟序结构的形成过程产生了放空噪声。(3)结合非稳态模拟结果,综合运用LES和FW-H声比拟理论进行辐射声场的模拟。通过观察空间不同监测点的声压级频谱图得出:放空噪声在低频段的声压级较大,属于低频噪声,地面监测点的最高声压级为109dB,并且随着出口马赫数的减小,同一监测点的声压级也减小,出现最大声压级的频率向低频方向移动;在射流轴线上,随着距离的增加,声压级降低,而在径向上声压级分布具有明显的指向性。在轴向距离为5m、10m、15m、20m时,平均声压级分别在径向距离5m、10m、10m、15m处达到最大,最大声压级分别在5m、10m、10m、15m处达到最大。通过运用A、B、C三种计权方式主观评价放空噪声,得出的声压级最大值分别为103dB(A)、112.5dB(B)、117dB(C)。(4)根据辐射噪声频谱图建立扩张室消声器模型,计算出消声器的扩张比和长度,为了得到更宽的消声频率设计两个扩张腔,并在腔室两侧及挡板间插入内插管。仿真实验结果表明:该扩张室消声器具有良好的消声效果,各监测点的消声量在0～40dB之间,声压级最大值控制在了 90dB以下,平均值控制在60dB左右;消声器的压力阻损率为22.6%,满足放空管排气的空气动力性能。