密闭容器清吹过程流场及噪声特性数值模拟与优化研究

来源：振动与冲击杂志2025年第2期北京时间：

作者：何豪杰，张祖提afanti@whu，姚伍平，李红钢，费銮，龙新平，王晓川

单位：1.武汉大学动力与机械工程学院水射流理论与新技术湖北省重点实验室,武汉430072；2.武汉第二船舶设计研究所,武汉430064

摘要：利用压缩气体驱离流体是密闭容器清理的一种重要方式，其工作过程中将形成复杂的气液两相流动现象并诱发剧烈噪声。为揭示密闭容器清吹过程中复杂流动发展演化规律及流噪声形成机理，优化密闭容器清吹参数从而控制清吹噪声，本文基于VOF表面跟踪法和Lighthill声类比原理，采用CFD-CA相结合的混合模拟方法对密闭容器清吹过程的流场和声场进行仿真分析和优化研究。研究结果表明：密闭容器清吹过程中，高速气体射流将对液面产生剧烈的冲击作用而形成漩涡、液体破碎和气泡弥散等流态，诱发复杂的不稳定气液两相流动，从而激发剧烈的噪声并影响清吹效率。进气压力将直接影响密闭容器内部流场特性，并进一步影响清吹效率和噪声特性，当进气压力高于1MPa，气体将沿罐壁进入排水管路形成不稳定的气液混合流动，导致有效排除流量和清吹效率降低。噪声随进出口压差升高而增加，进气压力1MPa时总声压级比0.3MPa时高10dB，为兼顾清吹效率和噪声特性，采用0.5MPa的气体压力具有较好综合性能。根据密闭容器内部流场特性对进气结构进行优化，采用倾斜进气和倾斜渐扩进气结构，清吹效率分别提高了15%和27%，总声压级降低了10dB和7dB。<br>

关键词：清吹排污；流噪声；噪声优化；数值模拟；Lighthill声类比；