针对笼套式节流阀在生产中的气动噪声问题,采用大涡模拟(LES)及气动声学模型(Acoustics)对笼套式节流阀流场及声场进行模拟计算,分析了节流阀气动噪声的产生机理。研究结果表明:在节流小孔处流道结构发生突变,导致气体通过小孔后的流场变得极度紊乱,并产生剧烈的速度、压力脉动,从而形成了强烈的湍流噪声;流场中气体的最大速度为1.69Ma时,捕捉到流场出现明显的激波结构,激波和射流的相互作用将产生大尺度的湍流结构和激波噪声。基于流场仿真结果对阀门的结构进行了改进,提出一种新型内流道结构,并在实际生产应用中验证了其降噪的可行性。

针对气体流经笼套式节流阀所引起的气动噪声问题,采用CFD软件与声学软件联合仿真的方法,研究了笼套式节流阀气动噪声的产生机理和噪声频谱特性。研究结果表明:流经节流阀的气体遭遇小孔缩流断面的节流作用,在小孔出口处速度剧烈增加形成超音速欠膨胀射流,引发剧烈的速度、压力脉动,形成了强烈的湍流噪声和激波噪声,小孔节流结构是阀门流噪声产生的根本原因;阀门内部流噪声的频谱呈现宽频带特性,且气动噪声低频部分能量较大,沿工作介质流动方向高频噪声幅值迅速下降,主要噪声的频带向低频带移动。