[發明專利]耦合高頻碰撞與流體沖擊的高速開關閥模擬聲場建模方法

有效

• 申請號: 202110020835.3
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112632877B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 陳暉;劉文利;黃惠;李雨錚;杜恒;李啟正;生凱章
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/23;G06F113/08;G06F119/10;G06F119/14
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種耦合高頻碰撞與流體沖擊的高速開關閥模擬聲場建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、通過建立高速開關閥的電磁、流、固耦合模型，獲取閥芯與閥座、動銜鐵與鐵芯的高頻碰撞激振源數據以及耦合閥體內壁面受到的壓力沖擊和空化沖擊的流體沖擊激振源數據；

步驟S2、以高頻碰撞激振源數據與流體沖擊激振源數據為輸入，并分析振動傳遞路徑，獲取振動傳遞至高速開關閥殼體并引發高速開關閥殼體表面振動響應特性數據；

步驟S3、以高速開關閥殼體表面振動響應特性數據為輸入，通過瞬態邊界元法，獲取高速開關閥聲場輻射模型數據；

所述步驟S1具體實現如下：

S11、借助瞬態流場分析軟件，依據高速開關閥運動特點，建立瞬態流場模型，擬合高速開關閥中運動部件在瞬態流場分析中的動力學函數；

S12、依托動力學函數，獲取高速開關閥由于閥口高頻關閉與開啟引發的流體沖擊激振源數據和高速開關閥中運動部件慣性力數據；

S13、借助剛體動力學分析軟件，將運動部件慣性力數據導入剛體動力學模型，獲取高頻碰撞激振源力學特性數據；

所述步驟S11具體實現如下：

S111、借助Pumplinx仿真平臺，基于二叉樹方法的數值笛卡爾網格劃分技術劃分瞬態流場網格；

S112、將外部電磁激勵特性數據通過數據擬合方式，得到電磁激勵時域函數；

S113、將電磁激勵時域函數添加到瞬態流場中的運動部件的動力學方程中，擬合高速開關閥中運動部件在瞬態流場分析中的動力學函數，實現電磁、流、固耦合；

所述步驟S2具體實現如下：

S21、借助有限元分析方法，對高速開關閥進行模態分析；

S22、分析各激振源的傳遞路徑分別為：閥芯與閥座的高頻碰撞激振源從閥座經過閥體傳遞到閥體表面，動銜鐵與鐵芯的高頻碰撞激振源從鐵芯經過電磁鐵傳遞至電磁鐵表面，閥體內壁面受到的流體沖擊激振源數據從各內壁面經過閥體傳遞至閥體表面；

S23、借助ANSYS仿真平臺中ANSYS Transient Structural分析模塊，在閥芯與閥座、動銜鐵與鐵芯接觸區域導入高頻碰撞激振源和在閥體內壁面導入流體沖擊激振源時域響應數據，實現流、固激振源耦合，進而獲取流、固激振源耦合作用下的高速開關閥殼體表面振動響應特性數據；

所述步驟S3具體實現如下：

S31、借助LMS.Virtual.lab仿真平臺中Acoustic Transient BEM分析模塊，導入高速開關閥閥體振動響應特性數據和高速開關閥閥體表面三角形面網格，由于高速開關閥工作頻率較高且尺寸較小，因此需限制最大網格尺寸，并且需在對于振動響應影響大的閥座和鐵芯對應的閥體與電磁鐵表面加密網格；

S32、通過Data Transfer Case模塊傳遞高速開關閥閥體振動響應特性數據至高速開關閥殼體表面網格，由于激振源頻率較大，因此設置較短的仿真時間和較小的仿真步長，借助傳遞的高速開關閥閥體振動響應特性數據仿真獲取高速開關閥的聲場數據。

2.根據權利要求1所述的耦合高頻碰撞與流體沖擊的高速開關閥模擬聲場建模方法，其特征在于，所述步驟S12具體實現如下：

依托運動部件在瞬態流場分析中的動力學函數，借助耦合模型，獲取高速開關閥由于閥口高頻關閉與開啟引發的流體沖擊激振源數據，并導出步驟S11中運動部件的慣性力數據。

3.根據權利要求1所述的耦合高頻碰撞與流體沖擊的高速開關閥模擬聲場建模方法，其特征在于，所述步驟S13具體實現如下：

借助Adams仿真平臺，建立高速開關閥剛體動力學模型，依托其自帶的樣條函數模塊，導入瞬態流場仿真獲取的高速開關閥運動部件慣性力數據，實現電磁、流、固多物理場耦合，獲取多激勵源耦合作用于高速開關閥產生的高頻碰撞激振源力學特性數據。

4.根據權利要求1所述的耦合高頻碰撞與流體沖擊的高速開關閥模擬聲場建模方法，其特征在于，步驟S31中，最大網格尺寸小于1.8mm。