[发明专利]一种非均匀入流中螺旋桨低频线谱特征的关联性分析方法

权利要求书

1.一种非均匀入流中螺旋桨低频线谱特征的关联性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，采用混合网格和滑动网格技术数值求解非定常维纳-斯托克斯方程、空泡动力学方程和重整化群k-ε湍流方程，预报非均匀入流中螺旋桨的空化体积分数、空化面积和剖面速度；

步骤2，采用球形空泡噪声模型数值模拟预报螺旋桨空化体积脉动辐射噪声P(l)；

步骤3，运用边界元方法在频域内计算螺旋桨负载噪声p_loading(l)；

步骤4，空化状态下，螺旋桨噪声包括负载噪声和空化噪声，通过将螺旋桨空化体积脉动辐射噪声和螺旋桨负载噪声在频域内综合相加获得空化条件下的螺旋桨低频辐射噪声近似预报，按照式(3)计算得到螺旋桨噪声p(l)

p(l)＝P(l)+p_loading(l) (3)

其中l＝0,1,…N/2+1；

步骤5，对螺旋桨噪声p(l)进行低频谱特性分析，获得叶频谐波幅度与进速系数的关联性。

2.根据权利要求1所述一种非均匀入流中螺旋桨低频线谱特征的关联性分析方法，其特征在于，步骤1中利用Gambit软件对螺旋桨计算域进行网格划分，划分为混合网格；在CFDFLUENT软件中进行计算模型设置；设置求解参数、初始化、设置滑动网格以及设置收敛条件，求解非定常维纳-斯托克斯方程、空泡动力学方程和重整化群k-ε湍流方程，进行稳态迭代计算；以稳态结果为初始条件，进行非稳态迭代计算；在CFD FLUENT软件中进行后处理，预报螺旋桨空化体积分数、空化面积及剖面速度。

3.根据权利要求1所述一种非均匀入流中螺旋桨低频线谱特征的关联性分析方法，其特征在于，步骤2中采用球形空泡噪声模型数值模拟预报螺旋桨空化体积脉动辐射噪声P(l)，具体过程为：

根据公式(1)计算螺旋桨空化体积脉动辐射噪声声压p_k，

其中，ρ_{water_liquid}是流体密度，r为任一点位置，k＝1,2,…N-2，

等效空化长度其中为空化面积，

空化面积的一阶差分其中，为空化面积，i＝1,2,…N-1，

空化面积的二阶差分其中j＝1,2,…N-2，

根据公式(1)进行离散傅里叶变换，得到离散傅里叶变换后的螺旋桨空化体积脉动辐射噪声P(l)，

在式(2)中，l＝0,1,…N/2+1，||表示绝对值运算，j表示虚数单位，即

4.根据权利要求1所述一种非均匀入流中螺旋桨低频线谱特征的关联性分析方法，其特征在于，步骤3中运用边界元方法在频域内计算螺旋桨负载噪声，具体过程为：

将时间步的流场数据(包括空化体积分数、空化面积及剖面速度)导入到声学数值仿真软件Virtual Lab.中；

划分声学网格；在仿真软件Virtual Lab.中进行螺旋桨负载噪声p_loading(l)计算，非空化状态下，螺旋桨噪声即为螺旋桨负载噪声。

5.根据权利要求1所述一种非均匀入流中螺旋桨低频线谱特征的关联性分析方法，其特征在于，步骤5中对螺旋桨噪声p(l)进行低频谱线谱特性分析，获得叶频谐波幅度与进速系数的关联性，具体过程为：

对螺旋桨噪声p(l)进行低频线谱谱特性分析，得到不同进速系数下，叶频二次谐波与叶频幅度的比值，以进速系数为自变量x对叶频二次谐波与叶频幅度值的比值做一元二次模型，得到关于进速系数和叶频二次谐波与叶频幅度比值的模型。