什么是旋涡脱离噪声?

发布时间:2010-01-21  点击数:3915
    在各种噪声类型中,有一种旋涡脱离噪声,可压缩流体在流过物体表面时,极容易产生这种噪声。当流体质点流到一个非流线型的圆柱体的前缘时,流体受阻,压力就从自由流动时的压力升高到另一种压力,这是因为流体动能的转换。流体绕过圆柱体,形成附面层后,继续流动。在雷诺数Re不同时,调节阀流体流动的情况是不同的。
    从图6-23可以看出,当Re<5时,流体并不脱离圆柱体图6-23(a);当5≤Re<40时,尾流中紧贴圆柱体后面形成一对稳定的旋涡图6-23(b);当40≤Re<150时时,对称旋涡破裂,在尾流中出现稳定的、非对称的、排列规则的、旋转方向相反的旋涡列,这些旋涡周期性地脱离圆柱体6-23(c);当Re>150时,旋涡列已不再稳定;Re≥300时,整个尾流区已变成湍流状态6-23(d)。




 
    不可压缩流体的雷诺数Re一般都很大,在这种情况下,附面层不能包围住圆柱体的背面,而是从圆柱体表面的两侧脱开,形成两个在流动中向尾部延伸的剪切层。这两个剪切层形成尾流的边界,因为电动调节阀内层相对于最外层移动慢得多,于是,这些自由剪切层就有卷成不连续打旋的旋涡的倾向,尾流中形成了旋涡流,旋涡流和圆柱体相互作用,诱发振动。当旋涡交替地从圆柱体两侧脱落时,也就激发了圆柱体周期性的脉动力。这种力使有弹性的圆柱体产生振动并发出风鸣音调。风吹过电线时,就可以听到了风鸣声,这就是旋涡脱离现象。而当旋涡脱离的频率与圆柱体的固有频率接近或相同时,振动加大,共振发生,噪声增大。当Re>3×105时,旋涡的脱离是十分凌乱的,而且形成一个很宽的频带。
    如果零件是非圆形截面,上述的现象和结论也同样适用。
    总之,可压缩流体流经气动调节阀时,在节流截面最小处可能达到或超过声音速度,这就形成冲击波、喷射流、旋涡流等凌乱的流体,这种流体在节流孔的下游转换成热能,同时产生气体动力噪声,沿着下游管道,传送到各处,严重时将因振动过大而破坏管道系统。