[发明专利]一种清扫车风机流致噪声计算方法

权利要求书

1.一种清扫车风机流致噪声计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

Step1：模型预处理，根据清扫车风机CAD图纸，建立气动计算三维预处理模型，1:1建模，风机的进出口均适当延长；

Step2：网格划分，采用非结构网格划分网格；

Step3：模型的建立，把划分的计算网格导入CFD计算软件，进行网格尺度检查；

Step4：一次瞬态计算，在稳态计算收敛及监控参数基本满足要求的情况下，以稳态计算为初始场，进行瞬态计算；

Step5：判断，如果step4中的残差及监控物理参数未达到要求，重新调整修正一次瞬态计算；如果达到收敛要求(残差、监控物理量的稳定性)，可进入下一步的噪声计算；

Step6：噪声计算，在step5的基础上，启动噪声计算分析；

Step7，流场及噪声的计算分析及验证，噪声计算(二次瞬态计算)完毕后，提取需校核的物理参数进行数据精度分析；

噪声计算方法：

把流动方程与波动方程解耦，采用FW-H声比拟方法(Ffowcs-WilliamsHawkings)求解；

P’为压力脉动，αo为声速，δ(f)为Dirac delta方程，H(f)为Heaviside方程，Pij为可压应力张量，Tij为Lighthill应力张量，方程右边第一项为单极子声源，第二项为偶极子声源，第三项为四极子声源；

其中：

T_ij＝ρu_iu_j+P_ij-α₀²(ρ-ρ₀)δ_ij

ρ为流体密度，ρo为定常流场的密度，ρ’＝ρ-ρo为流场的扰动量；

噪声数据与流场同时计算，输出ASD格式文件，把叶轮作为噪声声源，每1Hz采集一次，每隔90个时间步输出一次噪声数据；在叶轮流道的各个位置、蜗舌、出口1m处等研究的关心位置设置数据监测器点；

步长的设置：

单位时间步长△t＝60/knZ,其中k为每隔步长设置的迭代步数，n为叶轮转速，rpm；Z为叶片数；同时验算Courand数是否合适，Courand数＝u△t/△x,其中△x为网格特征尺度，u为特征速度，计算总时间为周期的2～3倍。

2.根据权利要求1所述的一种清扫车风机流致噪声计算方法，其特征在于：所述Step2分为两个域，旋转域和静止域，清扫车风机的噪声源贡献主要是叶轮和蜗舌，因此对叶轮和蜗舌适当加密，提高计算的准确性，叶轮和蜗舌尺寸配置20-30个网格，其他位置配置8-16个网格，这样既能保证计算精度，同时还能减少计算量，网格质量大于0.3。

3.根据权利要求1所述的一种清扫车风机流致噪声计算方法，其特征在于：所述Step3还包括以下步骤：设置湍流模型为SST模型，流体介质为空气，进出口边界条件为速度进口和静压出口，采用MRF相对坐标系，设置叶轮运行转速，旋转域和静止域通过INTERFACE连接，进行质量、动量和能量传输；速度及压力耦合采用SIMPLE算法，离散格式采用二阶格式，设置计算监控参数及收敛标准，进行稳态计算。

4.根据权利要求1所述的一种清扫车风机流致噪声计算方法，其特征在于：所述Step4中的参数设置如下：设置湍流模型为SST模型，采用滑移网格计算，设置连续性方程参数收敛标准为1e-6，时间步长为叶轮旋转1°的时间，即叶轮周期/360，总运行步数2～3周，即(2～3)×360，每个时间步长迭代步数20-40步或者控制连续性方程残差小于1e-6时，进入下一个时间步的迭代，边界条件设置与稳定设置相同，当计算稳定后，启动宽频噪声模型Broadband Noise Sources，对风机各个部位的噪声云图做初步分析，分析部件噪声分布及强弱，Broadband(宽频噪声模型)是对于没有明显频段，声能量连续分布在一个宽频段范围内按频率连续分布，通过求解湍流参数，再用一定的半经验修正模型(比如Proudman方程模型、边界层噪声源模型、线性Euler方程源项模型、Lilley方程源项模型等)计算表明单元或体积单元的噪声功率。