[发明专利]一种清扫车风机流致噪声计算方法

说明书

本发明公开了一种清扫车风机流致噪声计算方法，包括以下步骤：模型的预处理，网格划分，模型的建立，一次瞬态计算，在稳态计算收敛及监控参数基本满足要求的情况下，以稳态计算为初始场，进行瞬态计算；如果一次瞬态计算中的残差及监控物理参数未达到要求，重新调整修正一次瞬态计算；如果达到收敛要求(残差、监控物理量的稳定性)，可进入下一步的噪声计算；噪声计算，启动噪声计算分析；流场及噪声的计算分析及验证，噪声计算(二次瞬态计算)完毕后，提取需校核的物理参数进行数据精度分析，噪声计算方法：把流动方程与波动方程解耦，采用FW‑H声比拟方法(Ffowcs‑Williams Hawkings)求解。

技术领域

本发明涉及风机技术领域，尤其是涉及一种清扫车风机流致噪声计算方法。

背景技术

随着我国城市化的推进，城市道路卫生质量需求不断提高，清扫车以机械化程度高、清洁效率好等优点成为城市环卫清洁的主力。噪音是各种不同频率和强度声波的无规律组合，噪音影响人的听力、心血管疾病和神经系统功能，而清扫车作业环境通常道路、小区、广场等人员密集场合，清扫车的作业噪声成为清扫车设备的重要指标之一。

清扫车内的离心风机，是清扫车系统的主要动力源和噪声源。由于空间尺寸、吸力、重量的限制，通常清扫车内的风机为前倾式高压离心风机，风机叶片数多，转速高，流场较为混乱，形成了较为严重的“射流-尾迹”。风机流场比较复杂。叶轮流道中，叶轮出口的沿周向气体速度和压力不均匀。叶片出口附近存在较为严重边界层分离现象。叶片表面存在附面层，随着叶轮旋转，吸力面和压力面附面层的结构和形态是不同的。叶片吸力侧形成的低能流积聚的“尾迹区”，形成“射流-尾流”结构。尾迹区减少了流道有效通流面积，对风机性能形成产生不良影响，蜗舌与叶轮的距离较近，除了较强的旋转噪声外，还有宽频噪声。

清扫车的噪声有流致噪声、机械噪声，而流致噪声是主要噪声源，流致噪声的研究也是当前较为前沿的课题，也是难点。传统的降噪方法是基于实验测试数据出发，结合经验进行判断，输出解决方案。但是受限于经验和实验条件，很多细节不容易被直观捕捉，影响效率。计算流体力学(CFD)和计算气动声学(CAA)技术的发展大幅提高了产品设计和质量改善的效率，计算流体力学的基本方程为连续性方程和N-S方程，计算气动声学是基于计算流体力学发展起来的。CAA方法可以通过求解流体动力学方程直接得到声波的产生和繁殖现象。声波的预测需要控制方程时间精度的解，需要较高精度的数值求解方法(比如DNS,LES等)、非常精细的网格以及声波非反射边界条件，因此计算代价较高，不能满足工程应用的需求。如果采用雷诺时均的计算方法，噪声计算精度不能满足要求。清扫车风机叶轮多数为前倾式，流场较为混乱，给流场以及噪声计算的准确性和特性分析提出了要求，因此，怎么以较小的计算资源满足清扫车风机流场及噪声计算分析要求的算法是我们急需解决的问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种清扫车风机流致噪声计算方法，解决现有流致噪声计算代价大,计算精度低的问题，可以有效的分析及研究清扫车风机的流场特性及噪声特性，为风机的降噪研究提供了技术支撑。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种清扫车风机流致噪声计算方法，包括以下步骤：

Step1：模型预处理，根据清扫车风机CAD图纸，建立气动计算三维预处理模型，1:1建模，风机的进出口均适当延长；

Step2：网格划分，采用非结构网格划分网格；

Step3：模型的建立，把划分的计算网格导入CFD计算软件，进行网格尺度检查；

Step4：一次瞬态计算，在稳态计算收敛及监控参数基本满足要求的情况下，以稳态计算为初始场，进行瞬态计算；

Step5：判断，如果step4中的残差及监控物理参数未达到要求，重新调整修正一次瞬态计算；如果达到收敛要求(残差、监控物理量的稳定性)，可进入下一步的噪声计算；