声波作用下球形颗粒外声流分布的数值模拟

• 作者: 杨延锋 姜根山 姜羽 刘月超
• 来源期刊: 声学学报
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 页码范围: 584-593
• 页数: 10页
• 语种: 中文

摘要

综合考虑声学边界层内的热损失和黏性损失,建立处于平面驻波声压波节位置二维球形颗粒外声流计算模型,利用分离时间尺度的数值方法对颗粒外声流流场特征进行模拟.将模拟结果与相应的解析解和实验结果对比,验证了数值模拟的可靠性.在此基础上,研究了雷诺数Re和斯特劳哈尔数Sr对球形颗粒声学边界层内二阶声流流场结构、涡流强度及范围的影响规律.结果表明,随Sr和Re增大,声学边界层内的涡流结构尺度呈指数形式减小,其涡流尺度与颗粒直径D和激励频率f成反比,与流体介质运动黏度v成正比;且满足低Sr和高Re的声振系统可形成范围较大、更强烈的声流运动.该数值方法可用于对任意物理模型外声流特性的评估.