[发明专利]声源计算方法、计算装置以及计算机可读存储介质

说明书

本发明涉及声源预测方法、计算装置以及计算机可读存储介质。其中，声源计算方法包括步骤a.模拟通道内叶轮机械的非定常流动，获得非定常流场计算结果；步骤b.根据所述步骤a的计算结果，对所述通道选取多个轴向位置的多个计算截面，所述多个计算截面之间具有第一轴向间距，使所述多个计算截面的声压级位于误差带内；提取所述多个计算截面的计算输入数据，所述计算输入数据包括平均主流流动参数、阵列坐标、各阶谐波下阵列数值；步骤c.根据所述步骤b提取所述通道的计算输入数据，进行模态分解，得到所述通道的声模态数据；步骤d.根据所述步骤c的所述通道的声模态数据，获得每个可传播模态的声压级信息。

技术领域

本发明属于声学领域，具体涉及声源预测方法、计算装置以及计算机可读存储介质。

背景技术

对于高涵道比的涡轮风扇发动机，对其总声压级贡献最大，最突出的是风扇/压气机噪声。即使在超音速情况下，转子/静子干涉噪声依然是风扇/压气机离散噪声的重要组成部分。研究转子/静子干涉噪声传播的规律及它的预测无论是对发动机声学设计抑或是对发动机短舱的消声设计都具有十分重要的意义。

由声学基本理论可知，空气中的声波就是由微压缩扰动波和微膨胀扰动波交替组成的微弱压缩波，而气动噪声就是流场区域中的压力扰动，通过气体的弹性和惯性作用向远离流动区域的空间传播的声波。

理论上，只要算法有足够的时、空精度，那么计算结果就同时包含了气动力学和气动声学信息。但是因为声变量和产生声的流动变量之间在能量和尺度上相差很大，绝大多数情况下声波的扰动量级较其平均流动量要小3-5个量级，同时声的传播往往有较大的空间尺度，所以在保证模拟精度的前提下，通过在全场中求解Navier-Stokes方程同时获得流场和气动声场，无论对计算机硬件还是数值计算方法都有非常高的要求，是目前工程上难以实现的。

为了解决计算精度与计算资源限制之间的矛盾，近年来在气动声学研究中，发展了流场/声场混合计算方法。在这种方法中，将计算域分成声源产生区域和声场传播区域。

在气动声源域，也就是发动机中叶轮机及喷流等临近区域，流动变量如压力、速度、密度等的非定常分量与流场的定常(时均)分量有相同的量级，因此控制方程是非线性、时间依赖和有旋的。因此，这里的非定常流场需要用CFD方法计算。因为CFD非定常结果中的脉动量既有声脉动也有非声脉动，不能直接作为声源信息，所以从CFD结果中准确地提取声波信息是一个关键问题，可以用于声源评估以及作为声源输入用于后续的声传播计算。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种声源计算方法。

本发明的另一个目的是提供一种计算装置。

本发明的再一个目的是提供一种计算机可读存储介质。

根据本发明一个方面的一种声源计算方法，用于通道内叶轮机械的声源计算，包括：步骤a.模拟通道内叶轮机械的非定常流动，获得非定常流场计算结果；步骤b.根据所述步骤a的计算结果，对所述通道选取多个轴向位置的多个计算截面，所述多个计算截面之间具有第一轴向间距，使所述多个计算截面的声压级位于误差带内；提取所述多个计算截面的计算输入数据，所述计算输入数据包括平均主流流动参数、阵列坐标、各阶谐波下阵列数值；步骤c.根据所述步骤b提取所述通道的计算输入数据，进行模态分解，得到所述通道的声模态数据；步骤d.根据所述步骤c的所述通道的声模态数据，获得每个可传播模态的声压级信息。

在所述声源计算方法的一个或多个实施例中，在所述步骤b中，对所述通道选取多个轴向位置的多个截面的步骤包括：

步骤b1：预估声源信息

通过以下公式计算周向模态的阶数m：

m＝sB-kv

其中，B是叶轮机械的转子叶片数目，v是叶轮机械的静子叶片数目，s是谐波阶数，一般取前三阶，k一般取-10到10，