噪声污染在火力发电厂内广泛存在,严重的噪声污染会对电厂工作人员以及在周边生活的居民造成极大的影响,其中,以电厂烟风道为代表的大尺度管路系统的噪声是主要来源之一。为了研究大尺度复杂烟道噪声的产生机理和声学特性,本文采用大涡模拟、FW-H方程和声学谐响应相结合的研究方法,结合设置有不同内构件的烟道模型,研究电厂烟道内的三维流场及噪声特性,获得加装内构件后管内流场和管外声场的变化规律,揭示流场变化对烟道噪声的影响特性,为大尺度管路系统降噪技术研究奠定基础,具有一定的理论意义和应用价值。本文首先对烟道内三维流场进行稳态模拟,得到烟道流场的分布特性,揭示加装导流板和内撑杆后的烟道内流场变化规律,结果表明:导流板组件的设置使得直管和弯管处的湍动能降低,即烟气的湍流运动强度减小,流线图显示的漩涡区域变小,气流经过弯管的流动状况更为简单。其次,采用大涡模拟结合FW-H方程的方法对管外监测点的气动噪声进行瞬态模拟,得到各监测点的噪声频谱图和声压级。结果表明:同一弯管内侧近场的声压级均大于外侧,同一烟道入口的气动噪声声压级大于直管下方。加装导流板后监测点的平均总声压级由168.20dB降至153.84dB,声压级减小了 14.36dB,减幅为8.54%。内撑杆对烟道噪声的影响较小,各噪声监测点的平均声压级减小了 2.77dB,减幅为 1.80%。最后,选用ANSYS Workbench 19.2对三个烟道模型管外相同监测点的流固耦合噪声进行数值模拟研究,得到各监测点的流固耦合噪声的声压级频谱图和声能占比情况。研究得到:导流板和内撑杆均使监测点流固耦合噪声的平均总声压级减小,导流板烟道的平均总声压级与最简烟道相比由175.12dB减小至172.58dB,减小了 2.54dB,减幅为1.45%;内撑杆烟道较导流板烟道的平均总声压级由172.58dB降至162.97dB,减小了 9.61dB,减幅为5.57%。导流板对各频段的声能占比影响较小,最简烟道和导流板烟道管外噪声的主要声能量均集中在500Hz以上的中高频范围内,而加装内撑杆后低频噪声的声能占比提高,成为流固耦合噪声的主要分布频段。总之,本文研究了设置不同内构件的大尺度复杂烟道的三维流场和噪声特性,分析了烟道结构和内构件对流场分布特性以及噪声特性的影响,揭示了大尺度管路系统噪声的产生机理和变化规律,为烟道和其他大尺度管道的结构优化和噪声控制技术研究奠定了基础。