[發(fā)明專利]一種清掃車風機流致噪聲計算方法

在審

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• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113177375A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設計）人: 邵準遠;劉燕瀟;陳凱
• 申請（專利權）人: 浙江上風高科專風實業(yè)股份有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/17;G06F119/10;G06F113/08
• 代理公司: 紹興上虞誠知創(chuàng)專利代理事務所(普通合伙) 33354
• 代理人: 劉鴻西

1.一種清掃車風機流致噪聲計算方法，其特征在于：包括以下步驟：

Step1：模型預處理，根據(jù)清掃車風機CAD圖紙，建立氣動計算三維預處理模型，1:1建模，風機的進出口均適當延長；

Step2：網格劃分，采用非結構網格劃分網格；

Step3：模型的建立，把劃分的計算網格導入CFD計算軟件，進行網格尺度檢查；

Step4：一次瞬態(tài)計算，在穩(wěn)態(tài)計算收斂及監(jiān)控參數(shù)基本滿足要求的情況下，以穩(wěn)態(tài)計算為初始場，進行瞬態(tài)計算；

Step5：判斷，如果step4中的殘差及監(jiān)控物理參數(shù)未達到要求，重新調整修正一次瞬態(tài)計算；如果達到收斂要求(殘差、監(jiān)控物理量的穩(wěn)定性)，可進入下一步的噪聲計算；

Step6：噪聲計算，在step5的基礎上，啟動噪聲計算分析；

Step7，流場及噪聲的計算分析及驗證，噪聲計算(二次瞬態(tài)計算)完畢后，提取需校核的物理參數(shù)進行數(shù)據(jù)精度分析；

噪聲計算方法：

把流動方程與波動方程解耦，采用FW-H聲比擬方法(Ffowcs-WilliamsHawkings)求解；

P’為壓力脈動，αo為聲速，δ(f)為Dirac delta方程，H(f)為Heaviside方程，Pij為可壓應力張量，Tij為Lighthill應力張量，方程右邊第一項為單極子聲源，第二項為偶極子聲源，第三項為四極子聲源；

其中：

T_ij＝ρu_iu_j+P_ij-α₀²(ρ-ρ₀)δ_ij

ρ為流體密度，ρo為定常流場的密度，ρ’＝ρ-ρo為流場的擾動量；

噪聲數(shù)據(jù)與流場同時計算，輸出ASD格式文件，把葉輪作為噪聲聲源，每1Hz采集一次，每隔90個時間步輸出一次噪聲數(shù)據(jù)；在葉輪流道的各個位置、蝸舌、出口1m處等研究的關心位置設置數(shù)據(jù)監(jiān)測器點；

步長的設置：

單位時間步長△t＝60/knZ,其中k為每隔步長設置的迭代步數(shù)，n為葉輪轉速，rpm；Z為葉片數(shù)；同時驗算Courand數(shù)是否合適，Courand數(shù)＝u△t/△x,其中△x為網格特征尺度，u為特征速度，計算總時間為周期的2～3倍。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種清掃車風機流致噪聲計算方法，其特征在于：所述Step2分為兩個域，旋轉域和靜止域，清掃車風機的噪聲源貢獻主要是葉輪和蝸舌，因此對葉輪和蝸舌適當加密，提高計算的準確性，葉輪和蝸舌尺寸配置20-30個網格，其他位置配置8-16個網格，這樣既能保證計算精度，同時還能減少計算量，網格質量大于0.3。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種清掃車風機流致噪聲計算方法，其特征在于：所述Step3還包括以下步驟：設置湍流模型為SST模型，流體介質為空氣，進出口邊界條件為速度進口和靜壓出口，采用MRF相對坐標系，設置葉輪運行轉速，旋轉域和靜止域通過INTERFACE連接，進行質量、動量和能量傳輸；速度及壓力耦合采用SIMPLE算法，離散格式采用二階格式，設置計算監(jiān)控參數(shù)及收斂標準，進行穩(wěn)態(tài)計算。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種清掃車風機流致噪聲計算方法，其特征在于：所述Step4中的參數(shù)設置如下：設置湍流模型為SST模型，采用滑移網格計算，設置連續(xù)性方程參數(shù)收斂標準為1e-6，時間步長為葉輪旋轉1°的時間，即葉輪周期/360，總運行步數(shù)2～3周，即(2～3)×360，每個時間步長迭代步數(shù)20-40步或者控制連續(xù)性方程殘差小于1e-6時，進入下一個時間步的迭代，邊界條件設置與穩(wěn)定設置相同，當計算穩(wěn)定后，啟動寬頻噪聲模型Broadband Noise Sources，對風機各個部位的噪聲云圖做初步分析，分析部件噪聲分布及強弱，Broadband(寬頻噪聲模型)是對于沒有明顯頻段，聲能量連續(xù)分布在一個寬頻段范圍內按頻率連續(xù)分布，通過求解湍流參數(shù)，再用一定的半經驗修正模型(比如Proudman方程模型、邊界層噪聲源模型、線性Euler方程源項模型、Lilley方程源項模型等)計算表明單元或體積單元的噪聲功率。