Page 150 - 《应用声学》2024年第1期

146 2024 年 1 月

数。边界条件设置主通压力进口为 0.58 MPa 和流 3.4 三通调节阀实际工作工况下 80％开度振动
量出口为 0.3961 kg/s，旁通压力进口为 0.565 MPa 分析
和流量出口为 0.6393 kg/s，壁面采用无滑移壁面。 开展三通调节阀的振动分析，将其三维模型导
迭代收敛控制方程采用均方根 (Root mean square, 入LMS Virtual. Lab软件中进行网格划分。80% 开
RMS) 方法，精度设置为 10 × 10 −6 ，参考压力为 度下三通调节阀的结构网格模型如图 10 所示。以
大气压 0.1 MPa。非定常流动模拟时，时间间隔 网格映射方式将流场外壁面的压力脉动信息转移
取 1 × 10 −3 s。选择 Acoustic 声学求解模型，并导 到壳体内壁面，并将时域压力脉动信息进行傅里叶
出 *.CGNS 格式的声场信息 (时域压力脉动)，作为 变换，转换后的采样频率为20 ∼ 5000 Hz。
流-固耦合模拟三通调节阀流致噪声的声学激励。 y
x
3.3 三通调节阀流 -固耦合噪声数值模拟方法 z
验证
综合流 -固耦合三通调节阀噪声声学数值模拟
方法，及文献 [7] 中通过 50A47H-16C 型微启式弹簧
载荷安全阀噪声试验验证了流 -固耦合声学数值模
拟方法的正确性与精确度，噪声试验现场图如图 9 图 10 80% 开度下阀门结构网格模型
所示，试验结果表明数值模拟噪声声压级与试验实 Fig. 10 Grid model of valve structure at 80%
测噪声声压级的偏差在 2% 以内，这也间接验证了 opening
提出的大口径管线球阀数值模拟内漏噪声仿真方 由图 11 可知，80% 开度下三通调节阀 X、Y 、Z

法的可行性与精确性。由表 5 可知，DN250 三通调 三向振动峰值频率均出现在4560 Hz，其中 X、Y 、Z
节阀经实验测得实测噪声声压级与数值模拟噪声 三向振动峰值频率重合。振动幅值大会产生较大的
声压级仅相差 1.85 dB(A)，偏差为 3.5%，符合标准 振动噪声。将三向振动峰值频率下的压力幅值(dB)
规定的±5 dB(A)精确度要求。此外，数值模拟噪声 云图列出。80% 开度下三通调节阀及阀控管系内
声压级略小于实测噪声声压级，这是由于数值模拟 壁面峰值频率处的压力脉动幅值 (dB) 云图如图 12
时并未虑外部环境噪声。故DN32 三通调节阀数值 示。峰值频率下的阀 -阀控管系内壁面压力幅值分
模拟结果可信。 布呈阶梯状，主通及旁通进口管道压力脉动幅值较
小，在阀芯节流以及阀后管道部位由于流体介质的
湍流作用压力脉动幅值较大，这也与CFD定常流动
分析结果相吻合。
0.08
. ⇁X
. ⇁Y
ᣁ૱ҫᤴए/(mSs -2 ), ࣨϙ 0.04
. ⇁Z
0.06

图 9 噪声试验现场图
Fig. 9 Field diagram of noise experiment 0.02
表 5 DN250 三通调节阀试验噪声声压级
0
1000 2000 3000 4000 5000
Table 5 Sound pressure level of DN250
ᮠဋ/Hz
three-way control valve experimental
noise 图 11 三通调节阀振动监测点频域加速度曲线图
Fig. 11 Frequency-domain acceleration curve of
实验开度 试验声压级/dB(A) 模拟声压级/dB(A)
vibration monitoring point of three-way control
60% 52.90 51.05
valve