[发明专利]一种管路转向及分流构件声学特性谱图计算方法

权利要求书

1.一种管路转向及分流构件声学特性谱图计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)搭建管路转向及分流构件测试系统，该系统包含储水罐、球阀、泵送循环管路系统、闸阀、隔振消声罐、蝶阀、测试管路系统，其中泵送循环管路系统由泵进口循环软管、循环水泵、泵出口循环软管组成，测试管路系统由测试管路进口软管、电磁流量计、消声器、进口挠性软接头、测试的管路转向及分流构件、测试件支撑装置、出口挠性软接头、隔振砂箱、测试管路出口软管、管箍构成；

(2)采用统计平均方法、标准偏差和功率谱密度对不同时刻管路转向及分流构件进口来流的压力脉动进行分析来判定管路转向及分流构件测试系统的稳定性；测量管路转向及分流构件进口压力、出口压力、出口壁面脉动压力、振动、内场噪声；

(3)对管路转向及分流构件内流场进行结构化网格划分，并对近壁处网格进行加密；基于LES的Smagorinsky模型和WALE模型分别对管路转向及分流构件内流场进行数值计算，得到管路转向及分流构件进口压力、出口压力和出口壁面脉动压力，同时与试验值进行比较，找出误差最小的LES模型；

(4)基于流固耦合及声振耦合建立管路转向及分流构件流固声耦合数值计算方法，其中管路转向及分流构件辐射噪声通过构建考虑声场和结构的耦合模型来计算；对管路转向及分流构件进行计算，得到管路转向及分流构件的振动、流动噪声和流致噪声，并与试验值进行比较；

(5)以管路转向及分流构件的主要结构参数作为变量，构建管路转向及分流构件的计算方案；基于LES对不同计算方案下管路转向及分流构件内流场进行数值计算，并基于流固声耦合计算方法对管路转向及分流构件进行计算，分析流动噪声和流致噪声的声压级频响曲线、倍频程、及声指向性，得出主要结构参数与声场之间的规律，构建管路转向及分流构件的声学特性图谱。

2.根据权利要求1所述的一种管路转向及分流构件声学特性谱图计算方法，其特征在于，所述测试管路系统中测试件支撑装置上安装管箍，将测试的管路转向及分流构件固定在测试件支撑装置上，其中管箍支撑位置添加橡胶垫进行减振消声；所述测试管路系统中进口挠性软接头与测试管路进口软管连接，所述测试管路系统中出口挠性软接头与测试管路出口软管连接，从而防止管路上、下游系统引起的结构振动传递至测试段；所述测试管路系统中测试的管路转向及分流构件进口法兰与进口挠性软接头连接，所述测试管路系统中测试的管路转向及分流构件出口法兰与出口挠性软接头连接，从而消除系统振动对测试段的影响；所述测试管路系统中测试管路进口软管和测试管路出口软管均采用隔振砂箱进行固定，从而进一步减振消声。

3.根据权利要求1所述的一种管路转向及分流构件声学特性谱图计算方法，其特征在于，所述判定管路转向及分流构件测试系统的稳定性的步骤有：

(1)在5m/s的进口来流情况下进行N次试验，提取在不同时刻管路转向及分流构件进口监测点A1的压力脉动，得到A1点压力随时间的变化曲线，其中N≥12；

(2)在5m/s的进口来流情况下进行N次试验，采集在不同时刻管路转向及分流构件进口监测点A1的压力随机抽选6～8组结果作算术平均得到压力算术平均值，并计算出A1脉动压力的算术平均值最大偏差；

(3)通过测量不同时刻管路转向及分流构件进口监测点A1的三个不同相位处的压力脉动，并对压力脉动的时域结果进行均方根，计算出A1的脉动压力均方根及偏差；

(4)通过对管路转向及分流构件进口流速为5m/s的进口监测点A1的压力波动进行N次测量，任意选择2～4组数据，进行功率谱密度分析。

4.根据权利要求1所述的一种管路转向及分流构件声学特性谱图计算方法，其特征在于，所述管路转向及分流构件进口压力、出口压力、出口壁面脉动压力、振动、内场噪声，通过低频压力传感器、高频压力传感器、三轴加速度传感器、水听器来采集，传感器的精度均为0.1％FS。

5.根据权利要求1所述的一种管路转向及分流构件声学特性谱图计算方法，其特征在于，所述管路转向及分流构件内流场的进口段长度为10D～20D，以形成完全发展的湍流；所述管路转向及分流构件流场的出口段长度在15D～20D之间，满足管内去流段流态趋于稳定；其中D为管路转向及分流构件的内径。