[发明专利]一种离心泵水力噪声预测方法

权利要求书

1.联合ANSYS-CFX和LMS Virtual.Lab Acoustics求解离心泵内部流动诱导噪声声场，提出一种离心泵水力噪声预测方法。

2.据权利要求1所述的一种离心泵水力噪声预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.1根据模型泵的设计图，应用Pro/E软件进行三维造型。

2.2运用ICEM对计算域进行网格划分，采用适应性强的非结构化四面体网格，对其三维模型进行网格划分，并对复杂流动区域进行局部加密。

2.3将网格导入ANSYS-CFX软件求解，采用不可压雷诺时均方程(RANS)，SST k-ω湍流模型，边界条件采用速度进口边界条件，Opening出口边界条件，采用无滑移壁面函数。在定常计算中旋转区域(叶轮水体)与静止区域(叶轮与蜗壳间隙水体)的交界面选取Frozen Rotor模型。得到定常计算结果。非定常计算中旋转区域与静止区域的交界面改为Transient Rotor Stator模型。得到非定常计算结果。

2.4在非定常结果中，将叶轮表面的压力以*.cgns文件格式输出作为下一步声场模拟的激励源。

3.根据权利要求1所述的一种离心泵水力噪声预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.1运用LMS Virtual.LabAcoustics计算离心泵内部流动诱导噪声声场，采用DBEM(直接边界元)作为计算方法，对其声场封闭求解，求解域选择Frequency(频域)。应用Interior和Exterior来计算蜗壳内部和外部声场，选择Element选项，将边界条件定义在模型的单元上。采用LMS Virtual.Lab Acoustics中的扇声源模块来计算模型泵中由叶轮旋转引起的偶极子噪声。

3.2基于FW-H方程将ANSYS CFX计算出来的载有叶轮表面压力的*.cgns文件导入LMS Virtual.Lab Acoustics进行扇声源生成，采用周向定义叶片载荷。考虑到外壳的声散射效果，以模型泵外壳作为边界计算声场，其声学网格在ICEM中生成。再将该声学网格导入LMS Virtual.Lab Acoustics，并选择求解模型。本方法对模型泵外声场计算视为单相耦合忽略了外壳的振动作用，外声场计算介质设为空气，而内声场介质设为水。再将生成的扇声源导入，计算模型泵在频域中由叶轮叶片引起的内外声场分布。同时在模型泵内外设置所需场点，以监测和分析其对应的声辐射特性。

4.根据权利要求1所述的一种离心泵水力噪声预测方法，其特征在于，本试验采用四个B&K公司生产的8103型水听器对离心泵的进、出口管道进行噪声测量，以获得泵内部声场特征。通过处理分析得出实际泵内声场特征，并将其与模拟所得结果进行比较，模拟结果与试验结果较一致。分析本文提出的离心泵声场计算方法的适用性和准确性。