[发明专利]组合式推进器空化初生状态下的宽带谱噪声预报方法有效
申请号: | 201310712174.6 | 申请日: | 2013-12-20 |
公开(公告)号: | CN103714246B | 公开(公告)日: | 2017-01-18 |
发明(设计)人: | 杨琼方;王永生 | 申请(专利权)人: | 中国人民解放军海军工程大学 |
主分类号: | G06F19/00 | 分类号: | G06F19/00;G06F17/50;G06T17/00 |
代理公司: | 武汉开元知识产权代理有限公司42104 | 代理人: | 黄行军 |
地址: | 430033 *** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 组合式 推进器 初生 状态 宽带 噪声 预报 方法 | ||
1.组合式推进器空化初生状态下的宽带谱噪声预报方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)建立组合式推进器的三维几何模型、流体网格模型,设定物理边界条件,建立组合式推进器全通道流体动力学分析模型;
2)稳态求解组合式推进器的多相流无空化湍流,并进行网格灵敏度分析,判断网格密度是否达到无关性要求,若是,则进入步骤3),若否,则回到所述步骤1)重新构建所述流体网格模型;
3)以所述稳态求解的组合式推进器的多相流无空化湍流为初值,稳态求解组合式推进器的有空化多相流湍流,并判断是否处于空化初生状态,若是,则进入步骤4),若否,则回到所述步骤1)重新设定物理边界条件,建立组合式推进器全通道流体动力学分析模型;
4)以所述稳态求解的空化初生状态下有空化多相流湍流结果为初值,瞬态求解组合式推进器的有空化多相流湍流,并判断其中的脉动推力和脉动力矩是否具有组合式推进器的特征谱曲线,若有,则进入步骤5),若无,则重新进行瞬态求解组合式推进器的有空化多相流湍流;
5)减小迭代时间步至有效分析频率,继续瞬态求解组合式推进器各个时间步的有空化多相流湍流;
6)依据所述流体网格模型建立组合式推进器的声学边界元网格;
7)依据所述步骤5)瞬态求解组合式推进器各个时间步的有空化多相流湍流和所述步骤6)的所述声学边界元网格求解组合式推进器的空化噪声。
2.根据权利要求1所述的组合式推进器空化初生状态下的宽带谱噪声预报方法,其特征在于:所述步骤1)的具体步骤为:11)依据目标组合式推进器的几何型值建立组合式推进器的三维几何模型;12)依据组合式推进器的三维几何模型对组合式推进器所在的旋转域以及外围的静止流体域进行流体网格离散,建立流体网格模型;所述流体网格模型为全六面体结构化网格或混合网格模型;13)设定物理 边界条件,建立组合式推进器全通道流体动力学分析模型。
3.根据权利要求1所述的组合式推进器空化初生状态下的宽带谱噪声预报方法,其特征在于:所述步骤2)稳态求解组合式推进器的多相流无空化湍流时,湍流模型采用二方程剪切应力输运涡粘模型SST或雷诺应力模型RSM。
4.根据权利要求1所述的组合式推进器空化初生状态下的宽带谱噪声预报方法,其特征在于:所述步骤3)稳态求解组合式推进器的有空化多相流湍流时,空化模型采用改进型Sauer模型、Zwart模型或Sauer模型;所述改进型Sauer模型采用如下公式:
其中,和分别代表了水蒸汽蒸发(气泡生长)和凝结(气泡溃灭)过程,蒸发和凝结系数分别取Cprod=50和Cdest=0.01,气泡平均初始半径RB=1.5μm,αv和ρv分别表示水蒸汽体积分数和密度,ρl表示水的密度,p表示流体压力,
pv表示相变临界压力,计算时取值采用公式:其中,psat表示汽化压力常数,k表示流体湍动能,
ρm表示混合流体密度,计算时取值采用公式:ρm=(αvρv+(1-αv-αg)ρl)/(1-fg),其中,αg和fg分别表示非凝结性气核NCG的体积分数和质量分数,取值为αg=7.8×10-4和fg=1.0×10-6,对于由水、水蒸汽和NCG组成的三相混合流体来说,每一相的体积分数和质量分数均满足关系式
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