[发明专利]一种类圆柱壳体水动力噪声线谱的几何特征分析方法

说明书

本发明公开了一种类圆柱壳体水动力噪声线谱的几何特征分析方法，该方法包括如下步骤：利用Gambit软件划分CFD网格和壳体有限元表面的网格；获得壁面压力脉动数据.cgns格式文件；将Gambit划分的壳体有限元表面的网格导入到ICEM中进行网格数据格式转换；将网格格式.bdf文件导入到Nastran中进行壳体材料属性，计算自由模态获得.op2格式文件；进行水动力辐射噪声的数值模型的设置；设置边界层类型；建立数据恢复面，在数据恢复面上设置传感器，求解传感器位置处的声压频率响应图。本方法的特征分析方法利用数值方法进行求解，可得到类圆柱壳体的长度尺寸与线谱频率的关联性。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种类圆柱壳体水动力噪声线谱的几何特征分析方法。

背景技术

类圆柱壳体通过水介质时，在其表面形成湍流边界层，不稳定的流动受到壳体表面阻挡，壁面附近的动量起伏被界面上的压力起伏平衡，边界层压力起伏作为随机激励源激发形成水动力噪声。水动力噪声有类圆柱壳体通过水介质时产生的周围湍流边界层内的扰动、壁面上的脉动压力以及流体与固体的耦合作用导致的结构振动共同引起的。一般而言，水动力噪声的数值比机械噪声和螺旋桨噪声要低很多，但随着运动速度的提高，水动力噪声在总噪声的比重会增加。

目前水动力噪声的数值计算方法，主要有要有理论分析法、数值预报法和实验法三种。理论分析法有严谨的数学物理推导公式，但只限于简单几何形状的壳体模型，需要对实际模型进行简化，理论方法在处理实际工程问题时受到限制。

发明内容

发明目的：针对上述现有方法存在的问题和不足，本发明提供了一种类圆柱壳体水动力噪声线谱的几何特征分析方法，该数值预报对结构和边界复杂的水动力噪声问题具有一定的适应性，工程实用性强。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种类圆柱壳体水动力噪声线谱的几何特征分析方法，包括如下步骤：

步骤1，利用Gambit软件划分CFD网格和壳体有限元表面的网格；

步骤2，在Fluent里面先进行稳态流场计算，再进行非稳态的计算，得到壁面压力脉动数据.cgns格式文件；

步骤3，将Gambit划分的壳体有限元表面的网格导入到ICEM中进行网格数据格式转换，转换成.bdf格式；

步骤4，将网格格式.bdf导入到Nastran中进行壳体材料属性设置，计算得到自由模态.op2格式文件；所述材料属性设置为steel，表示材料属性设置为钢。

步骤5，将Nastran的自由稳态.op2格式文件和Fluent导出的壳体壁面压力脉动压力数据导入到VA ONE软件中，进行水动力辐射噪声的数值模型的设置；

步骤6，将湍流边界层载荷添加到类圆柱壳体的有限元模型表面，设置边界层类型；

步骤7，建立数据恢复面，设置为边界元模型，所述的数据恢复面是以螺旋桨中心的球形数据恢复面；在数据恢复面上设置传感器，采用VA ONE软件求解传感器位置处的水动力噪声声压频率响应图；

步骤8，分析不同长度尺寸的类圆柱壳体的水动力噪声声压频率响应线谱特征，从而得到类圆柱壳体长度尺寸与水动力噪声声压频率响应线谱的关系。

有益效果：本发明与现有的方法相比，有以下几点有益效果：

(1)本发明的估计方法在VA ONE软件中求解水动力噪声，快速求解类圆柱壳体长度尺寸与水动力噪声线谱的关系，工程实用性强；

(2)本发明的估计方法可以解决结构和边界复杂的水动力噪声线谱特征分析问题；

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为类圆柱壳体的数值计算模型图；