CN111177912B - 一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及船舶推进领域，尤其涉及一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法。包括：步骤A1，处理单元根据宽带噪声模型处理得到叶轮的噪声强度分布结果；步骤A2，将叶轮划分成多条叶轮条带，处理单元处理得到每条叶轮条带对应的条带噪声强度分布结果；步骤A3，处理单元分别处理得到每条叶轮条带对应的条带噪声功率，以及每个条带噪声功率的功率占比；步骤A4，处理单元分别将每条叶轮条带、条带噪声功率和功率占比包括在叶轮噪声数据中，作为叶轮的噪声分布结果输出。上述技术方案的有益效果是：确定喷水推进装置中的主要噪声来源，为设计和优化低噪声喷水推进装置提供支撑，具有计算方便、周期短、可操作性强等特点。

Description

一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法
技术领域
本发明主要涉及船舶推进领域，尤其涉及一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法。
背景技术
喷水推进泵噪声分析是优化喷水推进泵声学性能、准确预报舰船喷水推进器水中辐射噪声特性、提升低噪声喷水推进技术水平的基础，是喷水推进器走向低噪声设计的必由之路。特别是近十年，随着喷水推进技术应用发展，喷水推进泵的噪声水平及其预报技术快速发展，国外主要喷水推进公司突破了相关技术，出于商业保密等原因，相关研究未见诸报道，而国内相关喷水推进噪声预报与研究正处于起步阶段。
发明内容
为了解决现有问题，现提出一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，应用于喷水推进装置中的叶轮，其特征在于，
采用一处理单元预先根据所述喷水推进装置建立并保存一对应的喷水推进模型；并且，
针对所述喷水推进模型，采用所述处理单元预先进行网格离散化处理，以预先得到并保存所述喷水推进模型的流场定常量；
预设一关联于所述喷水推进装置的宽带噪声模型；
所述喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法包括：
步骤A1，将所述流场定常量作为所述宽带噪声模型的输入量，所述处理单元根据所述宽带噪声模型处理得到所述叶轮的噪声强度分布结果；
步骤A2，将所述叶轮划分成多条叶轮条带，所述处理单元根据所述噪声强度分布结果以及所述叶轮条带的划分状态，处理得到每条所述叶轮条带对应的条带噪声强度分布结果；
步骤A3，根据所述条带噪声强度分布结果，所述处理单元分别处理得到每条所述叶轮条带对应的条带噪声功率，以及每个所述条带噪声功率在所有所述条带噪声功率结合得到的总噪声功率中的功率占比；
步骤A4，所述处理单元分别将每条所述叶轮条带、所述条带噪声功率和所述功率占比包括在叶轮噪声数据中，作为所述叶轮的噪声分布结果并输出。
优选的，所述处理单元建立所述喷水推进模型的过程具体包括：
步骤B1，所述处理单元根据所述喷水推进装置建立虚拟的喷水推进模型；
步骤B2，所述处理单元根据所述喷水推进装置的运行状态，将所述喷水推进模型以所述叶轮划分成静止区域和旋转区域；
步骤B3，所述处理单元对所述喷水推进模型相应的设置多个边界条件。
优选的，所述处理单元得到所述流场定常量的过程具体包括：
步骤C1，所述处理单元对所述喷水推进模型进行网格离散；
步骤C2，所述处理单元采用数值离散的计算方法获得所述喷水推进模型的所述流场定常量。
优选的，所述宽带噪声模型为CURLE宽带噪声模型。
优选的，步骤A2中，所述处理单元将所述叶轮沿所述叶轮的展向划分成多条所述叶轮条带。
优选的，步骤A2中，所述处理单元将所述叶轮沿所述叶轮的弦向划分成多条所述叶轮条带。
优选的，步骤A2中，所述处理单元将所述叶轮沿所述叶轮的展向和弦向综合划分成多条所述叶轮条带。
优选的，步骤A3中，采用以下公式处理得到每条所述叶轮条带对应的条带噪声功率：
N＝∫nds
其中，
N用于表示所述条带噪声功率；
n用于表示单位面积内的所述条带噪声强度；
s用于表示每个所述条带噪声强度对应的面积。
上述技术方案的有益效果是：确定喷水推进装置中的主要噪声来源，为设计和优化低噪声喷水推进装置提供支撑，具有计算方便、周期短、可操作性强等特点。
附图说明
图1为本发明的一种较优的实施例的总流程示意图；
图2本发明的一种较优的实施例的建立喷水推进模型的流程示意图；
图3本发明的一种较优的实施例的建立喷水推进模型的流程示意图；
图4为本发明的一种较优的实施例的得到所述流场定常量的流程示意图；
图5为本发明的一种较优的实施例的叶轮条带示意图；
图6为本发明的一种较优的实施例的叶轮条带示意图；
图7为本发明的一种较优的实施例的叶轮条带示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，应用于喷水推进装置中的叶轮1，其特征在于，
采用一处理单元预先根据喷水推进装置建立并保存一对应的喷水推进模型；并且，
针对喷水推进模型，采用处理单元预先进行网格离散化处理，以预先得到并保存喷水推进模型的流场流场定常量；
预先设置一关联于所述喷水推进装置的宽带噪声模型；
喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，如图1所示，包括：
步骤A1，将流场定常量作为宽带噪声模型的输入量，处理单元根据宽带噪声模型处理得到叶轮1的噪声强度分布结果；
步骤A2，将叶轮1划分成多条叶轮1条带，处理单元根据噪声强度分布结果以及叶轮1条带的划分状态，处理得到每条叶轮1条带对应的条带噪声强度分布结果；
步骤A3，根据条带噪声强度分布结果，处理单元分别处理得到每条叶轮1条带对应的条带噪声功率，以及每个条带噪声功率在所有条带噪声功率结合得到的总噪声功率中的功率占比；
步骤A4，处理单元分别将每条叶轮1条带、条带噪声功率和功率占比包括在叶轮1噪声数据中，作为叶轮1的噪声分布结果并输出。
具体地，喷水推进装置在工作过程中会发出噪音，于是采用计算机作为处理单元，根据喷水推进装置建立一喷水推进模型，再采用喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，获取喷水推进装置的噪音声源的具体位置，就能对喷水推进装置进行针对性的降噪改进。
进一步地，在采用喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法之前，要获取每个喷水推进装置的相应的流场定常量，因此需要对喷水推进装置整体建立合理的喷水推进模型，再根据建立的喷水推进模型，进行网格离散化处理，将整个喷水推进模型划分成多个小区域，再利用数值离散的计算方法，才可以得到喷水推进装置相对应的流场定常量。
进一步地，采用喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法中的步骤A1-步骤A4，步骤A1中处理单元得到叶轮1的偶极子噪声强度分布云图并作为叶轮1的噪声强度分布结果，其中，偶极子噪声强度分布云图的不同颜色对应着不同的噪声强度，步骤A2中将叶轮1划分成多条条带，根据上述步骤中的叶轮1的偶极子噪声强度分布云图和叶轮1条带的划分状态，就能得到每条条带对应的的偶极子噪声强度分布云图，将其作为每条叶轮1条带的条带噪声强度分布结果，步骤A3中，处理单元对条带噪声强度分布结果积分就能得到条带噪声功率，以及求和就能得到总噪声功率，于步骤A4，分别将每条叶轮1条带、条带噪声功率和功率占比包括在条带数据中，作为叶轮1的噪声分布结果输出，而工作人员根据叶轮1的噪声分布结果进行分析，就能确定主要的噪声声源的具体位置。
本发明的较优实施例中，处理单元建立喷水推进模型的过程，如图2所示，具体包括：
步骤B1，处理单元根据喷水推进装置建立虚拟的喷水推进模型；
步骤B2，处理单元根据喷水推进装置的运行状态，将喷水推进模型以叶轮1划分成静止区域和旋转区域；
步骤B3，处理单元对喷水推进模型相应的设置多个边界条件。
具体地，由于每个喷水推进装置的自身属性，如规格尺寸、组成以及每个喷水推进装置的运行状态，如水压、流速，都不同，因此在对喷水推进装置的噪声分布进行分析之前，先根据喷水推进装置的建立相对应的喷水推进模型，再根据相应的喷水推进模型获取的噪声分布结果才是符合实际的喷水推进装置的噪声分布结果。
进一步地，于步骤B1中，处理单元通过三维建模建立喷水推进装置相对应的喷水推进模型。喷水推进装置在运行过程中，只有装置中的叶轮1进行转动，其他均不动，由此于步骤B2中，根据喷水推进装置的运动状态，将喷水推进模型划分成静止区域和旋转区域，其中，叶轮1正常工作时具有一定的转速，因此叶轮1所在区域应设定为旋转区域。如图所示，由于喷水推进装置除叶轮1外的其他部分均为静止状态，则设定为静止域。旋转域与静止域之间根据计算流体力学原理，设置接触面M1和M2。为了让模拟得到的喷水推进模型更加贴合喷水推进装置，由此于步骤B3中，根据物理实际和计算流体力学原理，对喷水推进模型相应的设置多个边界条件。
本发明的较优实施例中，处理单元得到流场定常量的过程，如图3所示，具体包括：
步骤C1，处理单元对喷水推进模型进行网格离散；
步骤C2，处理单元采用数值离散的计算方法获得喷水推进模型的流场定常量。
具体地，根据建立喷水推进模型，进行网格离散化处理，将整个喷水推进模型划分成多个小区域，再利用数值离散的计算方法，得到喷水推进模型的流场定常量，再针对性地得到要具体分析的喷水推进模型的具体属性，即流场定常量，再将流场定常量的数值带入宽带噪声模型，才能获取叶轮1的噪声强度分布结果。
本发明的较优实施例中，宽带噪声模型为CURLE宽带噪声模型。
本发明的较优实施例中，步骤A2中，处理单元将叶轮1沿叶轮1的展向划分成多条叶轮1条带。
具体地，因为叶轮1的体积较大，为对叶轮1上的噪声声源的分布进行分析，因此将叶轮1划分成多条叶轮1条带，有助于提高分析结果的准确性。如图4所示，可将叶轮1沿叶轮1的展向划分成多条条带。
本发明的较优实施例中，步骤A2中，处理单元将叶轮1沿叶轮1的弦向划分成多条叶轮1条带。
具体地，叶轮1划分成多条叶轮1条带的过程中，具有多种划分方式，如图5所示，还可将叶轮1沿叶轮1的展向划分成多条条带。
本发明的较优实施例中，步骤A2中，处理单元将叶轮1沿叶轮1的展向和弦向综合划分成多条叶轮1条带。
具体地，如图6所示，还可将叶轮1沿叶轮1的展向划分成多条条带。
本发明的较优实施例中，步骤A3中，采用以下公式处理得到每条叶轮1条带对应的条带噪声功率：
N＝∫nds
其中，
N用于表示条带噪声功率；
n用于表示单位面积内的条带噪声强度；
s用于表示每个条带噪声强度对应的面积。
具体地，步骤A1中处理单元获取得到整个叶轮1的噪声强度，步骤A2中处理单元得到每条叶轮1条带对应的条带噪声强度，步骤A3中通过面积积分对各个叶轮1条带的噪声声功率进行积分计算，定量得到不同叶轮1条带的条带噪声功率占所有噪声功率的百分比。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，应用于喷水推进装置中的叶轮，其特征在于，
采用一处理单元预先根据所述喷水推进装置建立并保存一对应的喷水推进模型；并且，
针对所述喷水推进模型，采用所述处理单元预先进行网格离散化处理，以预先得到并保存所述喷水推进模型的流场定常量；
预设一关联于所述喷水推进装置的宽带噪声模型；
所述噪声条带分析方法包括：
步骤A1，将所述流场定常量作为所述宽带噪声模型的输入量，所述处理单元根据所述宽带噪声模型处理得到所述叶轮的噪声强度分布结果；
步骤A2，将所述叶轮划分成多条叶轮条带，所述处理单元根据所述噪声强度分布结果以及所述叶轮条带的划分状态，处理得到每条所述叶轮条带对应的条带噪声强度分布结果；
步骤A3，根据所述条带噪声强度分布结果，所述处理单元分别处理得到每条所述叶轮条带对应的条带噪声功率，以及每个所述条带噪声功率在所有所述条带噪声功率结合得到的总噪声功率中的功率占比；
步骤A4，所述处理单元分别将每条所述叶轮条带、所述条带噪声功率和所述功率占比包括在叶轮噪声数据中，作为所述叶轮的噪声分布结果并输出。
2.根据权利要求1所述的一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，其特征在于，所述处理单元建立所述喷水推进模型的过程具体包括：
步骤B1，所述处理单元根据所述喷水推进装置建立虚拟的喷水推进模型；
步骤B2，所述处理单元根据所述喷水推进装置的运行状态，将所述喷水推进模型以所述叶轮划分成静止区域和旋转区域；
步骤B3，所述处理单元对所述喷水推进模型相应的设置多个边界条件。
3.根据权利要求1所述的一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，其特征在于，所述处理单元得到所述流场定常量的过程具体包括：
步骤C1，所述处理单元对所述喷水推进模型进行网格离散；
步骤C2，所述处理单元采用数值离散的计算方法获得所述喷水推进模型的所述流场定常量。
4.根据权利要求1所述的一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，其特征在于，所述宽带噪声模型为CURLE宽带噪声模型。
5.根据权利要求1所述的一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，其特征在于，步骤A2中，所述处理单元将所述叶轮沿所述叶轮的展向划分成多条所述叶轮条带。
6.根据权利要求1所述的一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，其特征在于，步骤A2中，所述处理单元将所述叶轮沿所述叶轮的弦向划分成多条所述叶轮条带。
7.根据权利要求1所述的一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，其特征在于，步骤A2中，所述处理单元将所述叶轮沿所述叶轮的展向和弦向综合划分成多条所述叶轮条带。
8.根据权利要求1所述的一种喷水推进装置中叶轮的噪声条带分析方法，其特征在于，步骤A3中，采用以下公式处理得到每条所述叶轮条带对应的条带噪声功率：
N＝∫nds
其中，
N用于表示所述条带噪声功率；
n用于表示单位面积内的所述条带噪声强度；
s用于表示每个所述条带噪声强度对应的面积。
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