[发明专利]一种管道阀门降噪模型设计构建方法

权利要求书

1.一种管道阀门降噪模型设计构建方法，其特征在于：方法步骤如下：

步骤一：建立模型

先建立阀门模型、初始降噪模型，然后根据阀门模型、初始降噪模型进行流体域的抽取获得流道模型；

步骤二：计算前处理

2.1网格划分

对流道模型进行网格划分，并划分成多套具有不同网格数量的流道网格模型；

2.2网格无关性验证

利用流道网格模型计算模型中流道的流量系数和阻力系数，进行两套流道网格模型的流量系数和阻力系数结果进行比较，保留获得仅一套流道网格模型；

所述步骤2.2具体如下：

S1：利用流道网格模型计算模型中流道的流量系数和阻力系数，根据流道网格模型中的网格数量将多套流道网格模型从大到小进行排序，然后按照从大到小排序依次对各相邻两套流道网格模型的流量系数和阻力系数结果进行比较：

S2：若当前相邻两套流道网格模型计算获得的流量系数和阻力系数结果中，前者相对于后者的差距在±2％以内，则进行步骤S3；

若当前相邻两套流道网格模型计算获得的流量系数和阻力系数结果中，前者相比后者的差距不在±2％以内，则进行步骤S4；

S3：选取网格数量较少的一套流道网格模型，再以回到步骤S2方式进行下一相邻两套流道网格模型的流量系数和阻力系数结果比较；

S4：不再按照排序进行后续相邻两套流道网格模型的比较，并且在前者排序前面增设一套流道网格模型，该套流道网格模型的网络数量为前者的两倍，再将前者和新增的流道网格模型作为相邻两套流道网格模型按照回到步骤S2方式进行流量系数和阻力系数结果比较；

不断重复上述步骤S2～S4直到保留得到一套流道网格模型；

步骤三：数值模拟计算

采用ANSYS-FLUENT软件对步骤二获得的流道网格模型进行数值模拟计算，将流道网格模型导入ANSYS-FLUENT软件中进行数值模拟计算；

所述步骤三的数值模拟计算具体为：

3.1定义求解器

求解器类型采用压力求解器，在时间类型上采用稳态计算方式，求解器的速度方程采用绝对速度处理，求解器中设置环境压力为大气环境压力，根据实际重力方向设置重力加速度方向；

3.2选择计算模型

采用realizable k-ε湍流模型作为计算模型进行模拟，根据管道阀门的实际情况选用对应的材料；

3.3设置边界条件

进口采用压力进口，出口采用压力出口，进出口压力根据实际不加降噪基本结构的进出口压力进行设定，根据管道阀门的实际工作环境设定进出口温度值，进出口温度值以外的其余边界均设为无滑移边界条件；

3.4设置求解方法

求解方法选择SIMPLE算法，SIMPLE算法中的梯度离散方式采用基于单元体的最小二乘法，SIMPLE算法中的压力、动量、能量离散方式均采用二阶迎风格式，SIMPLE算法中的间歇因子采用二阶迎风格式，SIMPLE算法的初始条件设置为全局初始化；

3.5求解设置

设置迭代步数和求解残差；

步骤四：分析调整

采用ANSYS-FLUENT软件的后处理模块进行流场分析，分别截取水平截面、竖直截面的总压云图和速度云图，进而通过总压云图和速度云图可视化分析后对初始降噪模型进行调整获得最后的降噪模型；

所述步骤四具体为：

4.1压力分析

在后处理模块中调出压力的等值线对话框，在等值线对话框中选择压力，做出水平截面的总压云图；然后根据总压云图中的压力分布情况，进行更改降噪模型形状、增加引流板和增加局部流通面积的处理，具体措施为：

当总压云图中降噪模型对应的区域出现高压区情况下，高压区为总压云图出现不同色度的色块所在区域，则更改降噪模型中的高压区对应的降噪模型形状或在降噪模型中增加高压区对应降噪模型的流通面积，也可在高压区增加引流板；

4.2速度分析

在后处理模块中调出速度的等值线对话框，在等值线对话框中选择速度，做出水平截面的速度云图；然后按照以下方式判断处理：

当出现速度分布较乱区和局部高速区二者中的一种时，增设整流环/整流板在降噪模型沿流体前进方向一侧的管道内，并且整流环/整流板与降噪模型之间的距离保持在0.5管径范围内；

所述步骤4.2中，局部高速区为速度云图中的红色区域，速度分布较乱区为速度云图中在降噪模型附近区域中存在至少三种颜色的区域。