Page 151 - 《应用声学》2024年第1期

第 43 卷 第 1 期 施红旗等： 船用三通调节阀流 -固耦合噪声数值模拟 147

y 表明阀门在工作工况时，流体介质流经三通调节
x
阀-阀芯节流部位时，产生的流致振动对节流部位附
z
Pressure amplitude dB(RMS).1
occurrence 57 近的零件及阀后管道影响较大，产生了较大的振动
238
232 加速度。阀门振动监测点的编号为22779，监测点的
227
221
215 频域振动加速度幅值如图11所示。由图14可知，X、
210
204
198 Y 、Z 三向振动加速度均在 4560 Hz 处达到峰值，三
192
187 向振动加速度幅值分别为 0.079 m/s 、0.009 m/s 、
2
2
181
On boundary
0.057 m/s 。
2
图 12 80% 开度下阀 -阀控管道内壁面压力幅值云图
3.5 三通调节阀实际工作工况下 80％开度噪声
Fig. 12 Pressure amplitude nephogram of inner wall
分析
of valve - valve control pipeline at 80 % opening
建立阀 -阀控管系的声场模型，并对其进行网
分析结果取振动加速度 (m/s )。取如图 13 所
2
格划分。80%开度下三通调节阀噪声声学分析模型
示三通调节阀及阀控管系振动模型中黄色圆点为
如图 15所示，80% 开度下三通调节阀噪声分析模型
振动监测点，再使用 LMS 软件对流致振动进行定
主要包括平面场网格 1、平面场网格 2、80% 开度三
量分析，流致振动信息的耦合面位置是流体和固体
通调节阀声学网格、声指向性曲线 Line1、声指向性
接触的固体壁面内部。求解得到振动监测点的 X、
曲线 Line2 以及 6 个声压检测点组成。取距离管壁
2
Y 、Z 三向频域振动加速度 (m/s )。图 14 为三通调
外 1 m 处点作为声压监测点。采用 6 个声压监测点
节阀 80% 开度下三向振动峰值频率的振动加速度
求算术平均值的方法获取三通调节阀流致噪声。
(m/s )云图。80%开度下三通调节阀的振动加速度
2
云图取峰值频率 4560 Hz。由图 14 可知，80% 开度
下三通调节阀在阀后管道及阀前法兰处的部分振 y x
动加速度较大，在阀体底部和阀前管道处振动较弱。 z
नए
y ʼᤰូᓬ᫙ܦߦᎪಫ
x
ܦԍᄣ฾ག
z
-JOF
ࣱ᭧ڤᎪಫ
ࣱ᭧ڤᎪಫ
-JOF
图 13 三通调节阀及阀控管系三维振动模型
Fig. 13 Three-dimensional vibration model of 图 15 三通调节阀 80% 开度下噪声声学分析模型图
three-way regulating valve and valve control pip- Fig. 15 Acoustic analysis model of noise at 80%
ing system opening of three-way control valve

将振动数据转移到三通调节阀声学网格上作
y
x
为声学边界条件，基于 Lighthill 声类比理论，以
z
Translational acceleration component.1
occurrence 57
/m∙s –2 Helmholtz 声学波动方程计算三通调节阀的流致噪
4.75
2.53
0.301 声。对三通调节阀 80% 开度下流致噪声进行流 -固
–1.92
–4.15
–6.38 耦合数值模拟。
–8.6
–10.8
–13.1 图16为三通调节阀80%开度下阀-阀控管系在
–15.3
–17.5
On boundary 不同频率下的声压 (dB) 分布图。80% 开度下三通
图 14 80% 开度下峰值频率振动加速度云图 调节阀声压监测点在 1700 Hz、3060 Hz 和 3780 Hz
Fig. 14 Nephogram of peak frequency vibration 频率的声压幅值较高，是噪声来源的主要成分。由
acceleration at 80% opening 图 16 可知，三通调节阀产生的流致噪声经过阀 -阀