[发明专利]多级降压调节阀流激振动及噪声数值模拟方法

权利要求书

1.一种多级降压调节阀流激振动及噪声数值模拟方法，其特征在于，包括：

步骤1，对多级降压调节阀的流场进行仿真分析，得到调节阀内部流动计算结果；

步骤2，在调节阀内部流动计算结果的基础上，基于有限元方法建立多级降压调节阀的声振耦合计算模型，通过对不同开度和不同工况条件下调节阀的振动及噪声特性进行数值模拟计算，获得调节阀的振动和噪声特性，以及不同开度和不同压差对调节阀振动和噪声的影响规律；

所述步骤1包括：

多级降压调节阀内部流动计算中阀门进、出口分别指定为压力进口和压力出口的边界条件；

所述步骤2包括确定数值计算网格及边界条件，具体包括：

在建立多级降压调节阀结构模型的基础上，简化处理多级降压调节阀的倒圆和倒角结构，并对其进行四面体网格划分，在保证网格质量的同时控制模型不同位置的网格疏密程度，以准确计算调节阀和管道的振动特性；

在声振耦合计算中，对调节阀及管道内壁面施加压力脉动边界条件，根据多级降压调节阀和管道的实际使用情况，对调节阀和管道系统进行位移约束；

采用有限元方法计算阀门和管道的声振耦合特性，围绕调节阀和管道外壁面采用凸网格形成远场声学计算面网格，在其中填充四面体网格进而形成噪声辐射有限元计算网格，根据最高噪声频率确定声学网格的最大尺度，声学监测点设在调节阀后1m、距管道外壁面1m处；

在声振耦合计算中，将调节阀及管道外壁面设置为声振耦合面；将管道的出入口均指定为无反射边界条件，设置声阻抗为13×10⁶kg/m²·s；包络调节阀和管道的远场面设置为AML表面，求解过程中根据计算频率自动生成符合计算条件的PML层；

所述步骤2的计算方法包括：

数值计算中瞬态流场模拟的时间步长为2×10^-5s，取样间隔为6×10^-5s，采样总时长为0.1s，调节阀内壁面压力脉动的采样频率为10～8333Hz，计算中以cgns格式导出壁面的压力值，得到不同开度及不同工况下调节阀和管道内壁面的压力脉动信息；

将表面压力脉动信息导入LMSVirtualLab计算软件，将时域压力数据映射转移至调节阀和管道结构计算网格上，进行快速傅里叶变换将其转换为壁面上的压力脉动频率信息；

将管道内壁面的频域压力信息作为载荷采用有限元方法对调节阀和管道的声振耦合进行数值计算。

2.根据权利要求1所述的多级降压调节阀流激振动及噪声数值模拟方法，其特征在于，所述步骤2还包括：

对调节阀不同开度下的模型进行振动计算分析，在阀体上的监测点监测各轴向的加速度分量，根据物体的总振级合成公式进行调节阀振级转换，得到不同开度下的不同监测点振动频谱曲线，以及总振级随不同开度变化曲线，根据得到的曲线分析得出不同开度对振动的影响。

3.根据权利要求1所述的多级降压调节阀流激振动及噪声数值模拟方法，其特征在于，所述步骤2还包括：

根据不同监测点处在不同开度下调节阀的声压频率特性曲线及不同监测点处总声压级随调节阀开度的变化关系曲线，分析得出不同开度对噪声的影响。

4.根据权利要求1所述的多级降压调节阀流激振动及噪声数值模拟方法，其特征在于，所述步骤2还包括：

根据不同开度下总振级与压差的关系曲线及调节阀不同开度下总声压级随压差的变化关系曲线，分析得出不同压差下调节阀的振动及噪声特性。