[发明专利]一种三通和四通管路的噪声优化方法

权利要求书

1.一种三通和四通管路的噪声优化方法，其特征在于，所述优化方法的具体过程包括：

步骤一：采用FLUENT作为求解器，对原型三通和四通管路进行流场和声学计算，获得原型三通和四通管路的分流计算结果和合流计算结果；

步骤二：根据所述原型三通和四通管路的分流计算结果和合流计算结果，对原型三通和四通管路中的噪声情况进行分析，获得原型三通和四通管路的噪声分布特性；

步骤三：根据原型三通和四通管路的噪声特性，每隔10°调整一次所述原型三通和四通管路中主管与支管间的夹角，形成斜交型三通和四通管路；

步骤四：采用FLUENT作为求解器，对每次调整主管与支管间的夹角后所形成的斜交型三通和四通管路进行流场和声学计算，获得斜交型三通和四通管路的分流计算结果和合流计算结果；

步骤五：根据所述斜交型三通和四通管路的分流计算结果和合流计算结果，对斜交型三通和四通管路中的噪声情况进行分析，获得斜交型三通和四通管路的噪声分布特性；

步骤六：采用FLUENT作为求解器，对圆弧型三通和四通管路进行流场和声学计算，获得圆弧型三通和四通管路的分流计算结果和合流计算结果；

步骤七：根据所述圆弧型三通和四通管路的分流计算结果和合流计算结果，对圆弧型三通和四通管路中的噪声情况进行分析，获得圆弧型三通和四通管路的噪声分布特性；

步骤八：采用FLUENT作为求解器分别对原型、斜交型和圆弧型的三通和四通管路主管和支管相交处倒圆后的流体流动进行流场和声学计算，获得主管和支管相交处倒圆后的分流计算结果和合流计算结果；

步骤九：根据所述主管和支管相交处倒圆后的分流计算结果和合流计算结果，对主管和支管相交处倒圆后的噪声情况进行分析，获得主管和支管相交处倒圆后的噪声分布特性；

步骤十：结合原型三通和四通管路的噪声分布特性、斜交型三通和四通管路的噪声分布特性、圆弧型三通和四通管路的噪声分布特性以及管和支管相交处倒圆后的噪声分布特性，确定减小管路内流体噪声的三通和四通管路优化方案，进而获得噪声优化的三通和四通管路；

所述原型三通和四通管路的流场和声学计算过程包括：

步骤1：采用不可压流动的N-S方程对原型三通和四通管路内部流体流动的规律进行描述，并利用壁面函数法求解管路内部流场的N-S方程；

步骤2：利用雷诺平均Navier-Stokes方程结合宽频带噪声模型计算潜艇中的原型三通和四通管路在各种状态下的流噪声；

步骤3：利用宽频带噪声模型进行噪声水平计算；

步骤4：在原型三通和四通管路的噪声优化数值计算过程中，采用面积加权平均噪声水平来表征噪声源面上的噪声分贝水平，其中，面积加权平均噪声水平模型如下：

其中，——面积加权平均噪声声强水平；

A_i——噪声源面上的微元面积；

∑A_i——噪声源面积；

——微元面积A_i上的噪声声强水平；

步骤二所述获得原型三通和四通管路的噪声分布特性的过程包括：

第一步：根据原型三通和四通管路的分流计算结果获得分流时的原型三通和四通的主管和支管相交处流场情况、主管和支管相交处压力分布情况、表面噪声分布情况以及三通分流时中间对称面湍流强度与噪声对比情况；并通过分流时的所述主管和支管相交处流场情况、主管和支管相交处压力分布情况、表面噪声分布情况以及三通分流时中间对称面湍流强度与噪声对比情况确定原型三通和四通管路的分流时管路噪声分布特性；

第二步：根据原型三通和四通管路的合流计算结果获得合流时的原型三通和四通的主管和支管相交处流场情况、主管和支管相交处压力分布情况、表面噪声分布情况以及三通合流时中间对称面湍流强度与噪声对比情况；并通过合流时的所述主管和支管相交处流场情况、主管和支管相交处压力分布情况、表面噪声分布情况以及三通合流时中间对称面湍流强度与噪声对比情况确定原型三通和四通管路的合流时管路噪声分布特性；

第三步：结合分流时管路噪声分布特性和合流时管路噪声分布特性获得原型三通和四通管路的流体噪声分布特性；

步骤五所述获得斜交型三通和四通管路的噪声分布特性的过程包括：

第1步：采用FLUENT作为求解器，每隔10°对主管与支管夹角为90°～50°的斜交型三通和四通管路进行分流时的流场和声学计算，得到主管与支管夹角为90°～50°的斜交型三通和四通管路的分流计算结果；

第2步：采用FLUENT作为求解器，每隔10°对主管与支管夹角为50°～10°的斜交型三通和四通管路进行分流时的流场和声学计算，得到主管与支管夹角为50°～10°的斜交型三通和四通管路的分流计算结果；

第3步：利用90°～50°的斜交型三通和四通管路的分流计算结果和50°～10°的斜交型三通和四通管路的分流计算结果获得斜交型三通和四通管路的分流时噪声分布特性；

第4步：采用FLUENT作为求解器，每隔10°对主管与支管夹角为30°～10°的斜交型三通和四通管路进行合流时的流场和声学计算，得到主管与支管夹角为30°～10°的斜交型三通和四通管路的合流计算结果；

第5步：利用30°～10°的斜交型三通和四通管路的合流计算结果获得斜交型三通和四通管路的合流时噪声分布特性；

第6步：结合斜交型三通和四通管路的分流时噪声分布特性和合流时噪声分布特性获得所述斜交型三通和四通管路的噪声分布特性；

步骤七所述获得圆弧型三通和四通管路的噪声分布特性的过程包括：

Step1：利用几何关系模型获取圆弧半径，所述几何关系模型如下：

其中，θ为主管与支管圆弧过度角；R为圆弧半径，d为管路管径，当θ＝10°～30°时，R＝(32.9～3.73)d；

Step2：根据圆弧型三通和四通管路的分流计算结果获得分流时主管和支管相交处流场、相交处压力分布和表面噪声分布情况，通过所述分流时主管和支管相交处流场、相交处压力分布和表面噪声分布情况，确定圆弧型三通和四通管路的分流时管路噪声分布特性；

Step3：根据圆弧型三通和四通管路的合流计算结果获得合流时主管和支管相交处流场、相交处压力分布和表面噪声分布情况，通过所述合流时主管和支管相交处流场、相交处压力分布和表面噪声分布情况，确定圆弧型三通和四通管路的合流时管路噪声分布特性；

Step4：结合圆弧型三通和四通管路的分流时噪声分布特性和合流时噪声分布特性获得所述圆弧型三通和四通管路的噪声分布特性。