泄漏发声模型优化策略

炉管泄漏时管内气、水喷入流速较低的烟气，高速喷流与周围相对静止的烟气介质急剧混合，从而使得喷流边界层中形成强烈的湍流脉动。气体中动量的变化要由作用力来平衡，在无固体边界的气流中，该作用力的变化是由压力变化产生的。流动区域内压力起伏引起密度起伏，并传播到流动区域之外的介质，这就是喷流混合噪声的来源。而在超声速喷流中则会出现激波，由于激波是从喷流边界折射回来时形成的，而边界层是不稳定的，所以激波也是不稳定的。而且激波与湍流相互作用，从而产生喷流激波噪声。

图4-1、图4-2示出喷流噪声源及噪声谱。对于亚临界工作状态，喷流噪声仅包括混合噪声，喷流噪声谱形状实质上反映了构成湍流混合过程的旋涡的变化，即旋涡尺寸沿射流方向逐渐增大，旋涡强度由于速度降低而逐渐减小。对于超界喷流，激波噪声将作为喷流噪声第二种声源而被叠加到宽带噪声谱。

图4-1 喷流噪声源

锅炉承压管破裂时，裂口有各种不同的形状。为了既可以简化分析，又能反映声学特性，我们假设承压管泄漏孔是直径为D的圆形孔。锅炉承压部件泄漏实质上是紊流自由喷流现象，如图4-3所示。

图4-2 噪声谱(www.xing528.com)

图4-3 锅炉承压部件泄漏声源

气流由孔隙流出后，不再受固体边界的限制，在某一空间内扩张流动。假设孔隙直径为D，初速度为v₀，其方向为x轴方向，并假定出口截面上速度分布是均匀一致的，都等于v₀，Re数超过了临界值，故为紊流流动。在喷流进入空间后，由于炉膛内烟气、水蒸气微团的不规则运动，特别是气体微团的横向脉动速度所造成的与周围介质间进行的质量与动量交换，引起或带动周围介质流动；使喷流的质量增加、喷流直径增大，并且喷流本身的速度逐渐减小，最后喷流能量全部消耗在这一空间介质中。

1）转折截面。喷流离开喷口时，其速度是均匀一致的，沿x方向流动一段距离后，喷流吸引了大量的周围气体，喷流主体速度逐渐降低。当只有喷流中心流速等于初始速度w₀的截面时，称为转折截面。

2）喷流初始段和基本段。在喷口截面至转折截面之前的区段，称为喷流的初始段；转折截面后区段为喷流基本段。在喷口附近声压较低，而在距3倍、4倍喷口直径的距离内迅速增大到极大值，随后又慢慢降低。噪声的产生与气流轴向速度变化有一定的关系。噪声中，高频率噪声的能量主要是在喷口附近；距离喷口越远，噪声频率越低。低频率噪声主要是在喷流的下游产生。