[发明专利]一种多级离心泵流动诱导结构辐射噪声数值预测方法

摘要

本发明公开了一种多级离心泵流动诱导结构辐射噪声数值预测方法：进行外特性实验，得到流场计算所需的边界条件；对多级离心泵流场计算域造型并进行网格划分，采用CFD方法，利用外特性实验取得的边界条件进行流场定常计算，将流场计算的结果与外特性实验结果进行对比,验证数值计算域和边界条件的准确性；进行多级离心泵结构域三维造型，并建立多级离心泵结构辐射噪声声学模型；从非定常流场计算结果中导出结构壁面压力信息，加载到结构体上，进行辐射噪声计算。本发明应用于低噪声多级离心泵优化设计，可以缩短多级泵研发设计周期，节约成本，提高低噪声多级泵设计效率和质量。

主权项

1.一种多级离心泵流动诱导结构辐射噪声数值预测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，采用分离涡湍流模型进行流场非定常计算，得到更精确的适合声学计算的声源信息；步骤二，输出流体域与结构域交界面上的压力脉动信息，并通过积分插值的方法将交界面上的压力脉动信息加载到声学网格上；步骤三，利用ACTRAN中Vibro‑Acoustic模块进行多级离心泵结构振动辐射噪声计算；所述步骤一具体包括以下过程：过程1.1，对模型泵进行外特性实验，得到泵进出口压力和流量值，将进出口压力和流量值作为流场定常计算的边界条件；过程1.2，对模型泵流体计算域进行三维建模、网格划分，将外特性实验获得的数据作为流场定常计算的边界条件，进行定常计算，得到模型泵的外特性模拟结果；过程1.3，将流场定常计算的外特性模拟结果与外特性实验结果进行对比，如果两者相差大于5%，则回到过程1.2修改计算域模型或调整所述网格的质量和数量；过程1.4，如果模型泵外特性模拟结果与外特性实验结果相符即相差小于5%，则在流场定常计算基础上，继续进行流场非定常计算；所述流场非定常计算过程为：选择分离涡湍流模型DES，根据要分析的频率范围和频率分辨率，设置非定常计算的总时间及时间步长；非定常计算中每计算一步输出一个瞬态结果文件.trn；同时输出流场计算域网格信息；所述瞬态结果文件包含压力、速度和密度等流场信息；过程1.5，流场非定常流场计算结束后，在CFX求解器中以.ensight格式输出声学计算所需要的声源信息；所述步骤二具体包括以下过程：过程2.1，对模型泵结构部分进行三维造型并划分网格，分离出流体与结构接触面上的面网格，并单独命名；过程2.2，在所述过程2.1的基础上，建立多级离心泵流动诱导结构振动辐射噪声声学模型，包括内部结构域和外部空气域；过程2.3，利用ACTRAN中Flow Mesh Model功能提取过程2.1中所述流体与结构接触面上的压力脉动信息；过程2.4，通过ACTRAN‑iCFD模块对对流场非定常计算导出的声源信息进行傅里叶变换，将所述声源信息从时域转换到频域，并将频域声源信息从流体域网格通过积分插值的方法插入到结构部分的声学网格上；所述步骤三具体包括以下过程：过程3.1，导入声学网格到ACTRAN中，并创建直接频率响应分析，定义材料属性及边界条件，设置声学监测场点和云图输出位置，输出.edat文件，选择Mumps求解器进行声学计算；过程3.2，声学计算完成后，在ACTRAN‑VI中进行后处理，查看云图结果，在ACTRAN‑PLTViewer中查看场点声压级频谱及指向性曲线。