大型明流泄洪洞内强噪声产生机理及减噪措施研究

The ventilation system will cause huge noises and environmental pollution when high-velocity spillway tunnels are under operation, which is a great impact on the life and work around the stuff. Based on the cause of high-intensity noise in large discharge tunnels, the prototype observation tests, model tests and numerical simulation will be performed to investigate the mechanism of high-intensity noise generation and its control measures. The detailed contents are as following: the effects of ventilation system type and water flow parameters on air-carrying ability and capacity in the discharge tunnel and on noise density, transmission of noise in the discharge tunnel and ventilation system, measures to control noise and its effect. The purpose of the investigation is to discover the mechanism of high-intensity noise generation and its control in large discharge tunnels, which will provide important reference in noise-control design to decrease negative influence on environment of discharge tunnel.

大型明流泄洪洞泄洪时在通风补气系统内会产生巨大噪声，污染环境，对周围人员的生活和工作产生不良影响。本项目拟以大型明流泄洪洞中高强度噪声产生机理为主线，通过原型观测试验、室内机理实验和紊流数值模拟，研究泄洪洞内高强度噪声的产生原因及其消减措施。具体内容包括：通风补气系统体型和水流参数对明流泄洪洞携气能力和需气量的影响；通风补气系统体型和水流参数对噪声强度的影响规律；噪声在泄洪洞和通风补气系统内的传播规律；减小噪声强度的工程措施及其效果等。本项目旨在揭示大型明流泄洪洞内高强度噪声的产生机理，各种固壁边界条件和水流运动参数对噪声强度的影响规律，为减噪措施设计提供理论依据和技术支持，改善泄洪洞运行对环境的不利影响。

大型明流泄洪洞泄洪时，通风补气系统内会产生巨大噪声，污染环境，对周围人员的生活和工作产生不良影响。本项目通过原型观测试验、系统室内机理实验和紊流数值模拟方法，研究了大型明流泄洪洞内高强度噪声的产生原因及其消减措施。.结果表明大型明流泄洪洞的需气量巨大，是水流流量的1.0~2.0倍。通风补气系统气流流速偏大，气流流场紊乱，一些部位的紊动能和紊动能耗散率大。大型明流泄洪洞中闸室及其下游气流流速、压强、湍动能和湍动能耗散率存在空间分布不均，沿流向和横向均具有梯度大的特点。明流泄洪洞内空气流速分布非简单的对数或抛物线型分布，若补气设施进气量不足，泄洪洞出口末端会形成逆向补气，其纵向空气流速分布在接近水流表面近似等于水流表面流速。通风洞内的空气流速随着通风洞面积的增大而减小。当通风洞面积增大到约2.5倍的洞顶余幅面积后，洞内平均风速基本不变。.采用大涡模拟（LES）计算通风洞流场，结合FW-H声类比法计算噪声强度，通过快速傅里叶变换（FFT）获得噪声的频域特征，建立了一套完整的噪声强度数值模拟方法，并得到了相关实测资料的验证。在此基础上，对通风洞内的局部障碍物（如壁面凸坎、内部横杆、断面突变）对噪声强度的影响进行了计算分析。研究发现，障碍物将引起声压级明显上升，但无明显优势频率，属于宽频噪声，噪声强度随着平均风速的增大基本呈线性增加。.本项目相关研究成果揭示了大型明流泄洪洞内高强度噪声的产生机理，各种固壁边界条件和水流运动参数对噪声强度的影响规律，为减噪措施设计提供了技术支持，可以供改善泄洪洞运行对环境的不利影响参考。