由于现代社会水污染问题越来越严重,所以研发更好的污水处理装置显得非常重要。起初研究者使用的装置是电动式污水处理装置,在处理大流量液体遇到了困难,而流体动力式发声器具有造价低廉、结构简单、操作方便、处理量大和经久耐用等优点,因此对处理大流量水体是非常好的选择。目前最常用的流体动力式污水处理装置有穿孔板、文丘里管和簧片哨,它们各自有自己的优缺点。基于以上原因提出了湍流发声器,它主要是利用杆振动发出的声强度来处理污水,所以对湍流作用下杆振动发声特性的研究是非常重要的。本文用数值模拟和实验两种方法对湍流作用下杆振动发声特性进行研究,得到的结果为湍流发声器的结构优化提供依据。本文首先对流体动力式发声器在国内外研究采取的方法和成果的进展做了一个简单的介绍；其次系统介绍了流固耦合理论及数值计算方法,同时对数值计算中流固耦合界面的信息传递形式做了说明；应用新版本的有限元软件ANSYS Workbench并采用双向流固耦合数值模拟方法对湍流发声器的流场和杆振动特性进行数值模拟,探讨操作参数和结构参数对流场和杆振动特性的影响,并且结合模拟结果进行分析和探讨；最后通过实验对湍流作用下杆振动的发声特性进行了简单的研究。概括起来主要有以下几项工作：1、介绍了流固耦合理论及数值计算方法,并且结合湍流发声器的特点进行分析,选择双向流固耦合数值计算方法。2、对双向流固耦合的数值计算过程进行了介绍,并对模拟结果进行了分析。模拟结果表明,流场分布对称,四个杆的振动步调及幅度都一致,流场分布不对称,四个杆的振动步调和幅度也不相同了,流场的不对称主要是由于压力场中出现的负压区引起的。3、用双向流固耦合数值模拟方法研究了操作参数和湍流发声器的结构参数对流场的影响,计算出了液体流速、湍动能和液体局部绝对压力,进而分析出流场的特性。模拟结果表明：(1)对于一定尺寸的湍流发声器,提高入口压力可使液体流速增大、湍动能增加、液体局部绝对压力降低,入口压力的升高有利于增强流场的湍流强度。(2)当入口压力一定时,其他结构参数不变,增加喷嘴喉部直径,液体流速增大、湍动能增加、液体局部绝对压力降低,喷嘴喉部直径的增大有利于增强流场的湍流强度。(3)当入口压力一定时,其他结构参数不变,喷嘴到障体的距离对流场有影响并存在一最佳值。(4)当入口压力一定时,改变喷嘴圆管长度,流场的湍流强度随着喷嘴圆管长度的增加而增强。本文的研究结果,希望为湍流发声器的结构优化提供一定的参考价值。4、用双向流固耦合的数值模拟方法研究了操作参数和湍流发声器的结构参数对杆振动特性的影响,计算了整体杆的平均振幅和四个杆的振动位移随时间的变化规律,进而分析出杆振动特性。模拟结果表明：(1)对于结构尺寸一定的湍流发声器,随着入口压力的升高,整体杆的平均振幅在增加,可推理得到入口压力的升高有利于发出更高的声强,四个杆的振动步调随入口压力的不同而不同。(2)当入口压力一定时,其他结构参数不变,增加喷嘴喉部直径,整体杆的平均振幅在增大,进而推出喷嘴喉部直径的增加有利于发出更高的声强,喷嘴喉部直径为8mm时,四个杆振动位移情况比较好。(3)当入口压力一定时,其他结构参数不变,喷嘴到障体的距离对杆振动特性有影响并存在一最佳值。(4)当入口压力一定时,增加喷嘴圆管长度,整体杆的平均振幅在增加,圆管长度为5mm时,杆的振动最接近平衡位置。本文的研究结果,希望为湍流发声器的结构优化提供一定的参考价值。5、通过实验研究了入口压力对湍流作用下杆振动的发声特性的影响。实验结果表明：随着入口压力的升高,发声的主要频率不断降低,声压级不断增大,从而验证了模拟结果的可靠性。