[发明专利]一种用计算机数值辅助模拟空气动力噪声分析的方法

摘要

一种用计算机数值辅助模拟空气动力噪声分析的方法，其方法旨在借助计算机进行“数值实验”，从理论角度重现物理过程；以求收与实验相比数值模拟具有的成本低、数据易获取、从理论角度对问题进行分析的优点以及随着计算机和模型的发展，计算周期不断缩减，计算结果越来越精确之功效；用FLUENT流体数据计算旋转机械中流体计算MRF模型，考量变量速度场及压力场以及湍动能，用LMS Virtual lab软件，获得噪声谱，分析噪声来源，取得噪音数据来降噪；一种带有LPG燃气燃料罐的发动机的草坪割草机，割草机中部两侧设有消声材料的假脚防护板。

主权项

一种用计算机数值辅助模拟空气动力噪声分析的方法，由其前部的含倒钩齿的进草杆(6)；割草机中部两侧设有的含转动铰链的假脚防护板(1)；割草机后部设有的含脚踏的推骑两用轮的脚踏轮(3)和脚踏(4)及骑座(5)；以及消声槽的消声管(7)和水槽I(2)及水槽II(9)，配重架(10)；扶手杆(8)，自走操纵把手(14)，起动操纵把手(15)，长杆螺栓(13)所组成；所述的割草机中部两侧设有含转动铰链的假脚防护板(1)，由防护板(1a)和转动铰链(1b)及带有燃气燃料罐的发动机所组成；所述的防护板外形是象形的足形的即有两头略大的波浪形；所述的防护板是用邵氏硬度在65到95的材料制成；所述的割草机后部设有含脚踏的推骑两用轮，是由可伸缩的扶手杆(8)，脚踏轮(3)，脚踏(4)，骑座(5)以及可拆卸和可转动的支架所组成，所述的脚踏轮(3)的每边各有一个脚踏，以及可拆卸和可转动的支架均可调节长短，主要是用大管内套小管的伸缩管的办法来调节的；操纵把手，由通过上扶手上的安装孔位的长杆螺栓(13)，穿过螺栓(13)的有轴套的自走操纵把手，及穿过螺栓(13)的有轴套的起动操纵把手所组成，所述的自走操纵把手和起动操纵把手均有与长杆螺栓(13)的杆径相配的且配合间隙不大的轴套；且上扶手向上弯达与扶手杆85度的夹角；压草轮(12)，其安装位置是沿割草机的中轴线而对称的；且所述的压草轮的长度大于两前轮的内间距；集草箱的底部倒斜的即口部下沿高而箱体的后部的底面低；所述的进草杆(6)的杆体设有多个倒钩齿，及在杆头设有球体；所述的消声槽含有消声管(7)和水槽I(2)及水槽II(9)；及设有转动绞链(10a)的配重架(10)；所述的消声管(7)的下部弯管的下端与消声器出口相接；所述的水槽I(2)其侧面设有通孔(2c)，其底部设有放水口(2d)；在割草机上带有LPG燃气燃料罐的发动机，是驱动割草机的；所述燃气燃料罐，亦包含微型丙烷燃料罐(20)、燃料支架(21)、燃料扎带(22)，所述微型丙烷燃料罐(20)的前部设有管螺纹(20a)，以便所述燃料由管接头经混气控制器进入所述驱动割草机的四冲程发动机而工作，所述微型丙烷燃料罐(20)的前部还设有安全阀(20b)以便超过限额时溢出而起安全作用；所述微型丙烷燃料罐(20)的后部设有罐底座盘(20c)，且在所述罐底座盘(20c)上设有多个均等分布的底座孔(20d)；所述燃料支架(21)上设有基架(21d)，所述基架(21d)的后部设有后档板(21b)以便定位所述罐底座盘(20c)，所述基架(21d)的两侧分别设有半圆弧形支架(21c)，且在所述两侧分别设有的半圆弧形支架(21c)上左右各一地设有扎带长方架(21a)以便串联所述燃料扎带(22)，所述燃料支架(21)上设有的其中一侧的半圆弧形支架边上设有支架安装板(21g)，且在所述支架安装板(21g)上设有安装通孔(21e)和安装通槽(21f)以便固定；所述燃料扎带(22)的主体是编织带，所述编织带的一端与具有两个长方孔(22a)的塑件缝纫在一起，所述编织带的一段缝纫着有多个硬钩的魔束带(22b)，而所述编织带的另一段则缝纫着柔软绒布(22c)以便与所述有多个硬钩的魔束带(22b)相配；所述驱动割草机的四冲程发动机带有微型丙烷燃料罐(20)躺在所述燃料支架(21)上，并由所述燃料扎带(22)扎牢；所述一种用计算机数值辅助模拟空气动力噪声分析的方法的动力噪声分析的割草机的发动机带有微型丙烷燃料罐(20)的前部设有的管螺纹(20a)的螺纹是细牙以便密封连接；或所述带有微型丙烷燃料罐(20)的前部设有的管螺纹(20a)的螺纹是3/4时以便密封连接；或所述的四冲程发动机带有微型丙烷燃料罐(20)的前部设有的管螺纹(20a)的螺纹是经热处理后其硬度达27.5HRC以便密封连接；所述的四冲程发动机带有微型丙烷燃料罐(20)的前部设有的管螺纹(20a)的螺纹是经热处理后其残留奥氏体量的体积分数小于3％以便密封连接；所述的四冲程发动机带有微型丙烷燃料罐(20)的前部设有的管螺纹(20a)的螺纹的端部设有橡胶密封圈以便密封连接；所述微型丙烷燃料罐(20)的后部设有的罐底座盘(20c)上设有六个均等分布的底座孔(20d)以便与所述燃料支架的基架(21d)的后部设有的后档板(21b)定位；所述基架(21d)的两侧分别设有半圆弧形支架(21c)的主要内轮廓曲线是压力角处处相等的等角螺线亦称为对数螺线的一段，以便震抖时亦有多点压力角接近的包抱压力；所述燃料支架(21)上的其中一侧的半圆弧形支架边上设有的支架安装板(21g)上设有的安装通孔(21e)内设有螺纹以便省去一个固定用螺帽，且所述支架安装板(21g)上设有的安装通槽(21f)是弯曲的槽以便在某固定螺帽掉落时也能定位；所述燃料扎带(22)的主体是30mm宽的编织带，且所述编织带的一段缝纫着有多个硬钩的28mm宽的魔束带(22b)，而所述编织带的另一段则缝纫着29mm宽的柔软绒布以便与所述有多个硬钩的魔束带(22b)相配，用多个硬钩的较窄的魔束带(22b)亦为不伤痛手指；一种用计算机数值辅助模拟空气动力噪声分析的方法，其特征在于，对旋转式单圆盘割草机空转时刀片的空气动力噪声分析，用CFD(computational fluid dynamics)模拟，其方法旨在借助计算机进行″数值实验″，从理论角度重现物理过程；以求收与实验相比数值模拟具有的成本低、数据易获取、从理论角度对问题进行分析的优点以及随着计算机和模型的发展，计算周期不断缩减，计算结果越来越精确之功效；对割草机的流场和湍流场进行可行性分析和数据分析，确定割草机的刀片和割草流道为声源，对割草机的噪声进行模拟，对于噪声变化的趋势的模拟尽量符合实际，力求噪音值与实验误差在10％左右；噪声来源及涡流噪声设为湍流边界层内流体作用于叶片及流体微团间相互作用产生以及涡流的脱离，连续谱随机噪声设为流动状态的变化对出口流型调制及流出流体与外界气体作用产生，旋转噪声设为刀片带动的流体与定子及周围流体作用产生，实验数据与噪声谱及显示不同频率区域的噪声能有关，割草机刀片旋转空气动力学噪声基频计算公式：F＝NZ/60，F为噪声基频，N为刀片转速，Z为刀片个数；做进度流程：几何模型建立，计算机模拟，与实验结果对比，改变结构进行模拟，根据模拟结果建立噪声模型，实验验证；做法是从刀片几何及风道几何以及刀片转速入手，建立风道及刀片CAD模型，非结构网格ICEM生成，用FLUENT流体数据计算旋转机械中流体计算MRF模型，考量变量速度场及压力场以及湍动能，用LMS Virtual lab软件，获得噪声谱，分析噪声来源，取得噪音数据来降噪；稳态试算参数设置：网格为4120000非结构网格以及动网格INTERFACE，湍流模型为RANS(K‑EPSILON)，叶片转速取3000转/分，迭代步数取1000；试算结果有涡量图、压力云图、速度矢量图、三维流线图、压力等值面图及平面流线图，试算结果还有刀片CAD模型生成非结构网格，得出重要计算结果是草坪割草机刀速在5700‑7000转/分时噪音低；所述一种用计算机数值辅助模拟空气动力噪声分析的方法的借助计算机数值模拟空气动力噪声分析的割草机其特征还在于其刀片转速为每分钟5701至6999转。