(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211061512.X (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 上海凯泉泵业 （集团） 有限公司 地址 201804 上海市嘉定区曹 安公路425 5 号、 4287号 (72)发明人 司乔瑞　廖敏泉　尤保健　芦洪钟　 (74)专利代理 机构 上海天翔 知识产权代理有限 公司 312 24 专利代理师 严义秀 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/10(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种叶片泵空化 诱导噪声数值预测方法 (57)摘要 本发明公开了一种叶片泵空化诱导噪声数 值预测方法， 本发明提供一种在试验的基础上进 行叶片泵空化诱导噪声数值预测方法， 该方法不 但可以对叶片泵空化条件下空泡体积脉动产生 的单极子噪声进行预测， 还可以预测除单极子噪 声以外的流动诱导噪声。 本发明高精度的非定常 空化数值计算可以为后续的声学计算提供准确 的声源信息， 以提高声学数值预测的准确度， 将 预测结果应用于叶片泵低噪声水力设计可以减 少试验次数、 缩短研发周期、 节约开发成本， 从而 提高低噪声叶片泵设计的效率； 另一方面可以深 入揭示空化非定常流动过程中叶片泵内部涡结 构的时空演化特征以及涡与空化的耦合机理， 为 叶片泵前期设计或后期优化 提供理论支撑 。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115408912 A 2022.11.29 CN 115408912 A 1.一种叶片泵空化 诱导噪声数值预测方法， 其特 征在于： 该方法在试验的基础上数值计算叶片泵空化诱导噪声， 基于大涡模拟和ZGB空化模型， 求解叶片泵空化 流动诱导噪声， 所述叶片泵空化 诱导噪声数值预测方法包括如下步骤： 第一步： 进行模型泵非空化工况外特性试验和空化工况外特性试验； 第二步： 建立叶片泵水体三维模型并进行结构化网格划分， 进行非空化定常、 空化定常 和空化非定常数值计算， 并与试验结果对比； 第三步： 基于球形空泡辐射理论， 在进行空泡体积脉动产生的噪声数值计算 时， 基于数 据处理软件对最后10个旋转周期内的空泡体积根据公式(1)进行数据处理， 从而得到空泡 体积脉动产生的单极子噪声的时域声压和频域声压， 公式(1)的表达式如下； 第四步： 在计算流体动力学的结果中导出流场信息作为声学有限元计算的声源信息， 划分叶片泵声学计算域的声学网格， 为了保证声学有限元计算的精度， 声学网格的最大尺 寸应小于最大计算频率所对应波长的1/6， 即:Lmax<c/6fmax， 式中Lmax表示声学网格的最大尺 寸， c表示声速， fmax为声学计算最大频率， 采用计算声学的方法创建声学分析模型， 设置边 界条件， 体声源信息以.nff格式的保存为结果文件， 利用iCFD功能提取声源的时域信息， 对 时域信息进行 快速傅里叶变换， 接着 将保存的iCFD文件执 行计算； 第五步： 在前处理中设置场点及声压云图的输出， 保存.edat格式的频域文件， 借助求 解器执行声传播计算； 第六步： 在后处 理中分别查看声压级和声源云图分布以及监测点的声压级频谱曲线。 2.根据权利要求1所述的叶片泵空化诱导噪声数值预测方法， 其特征在于： 第 二步的具 体步骤包括： (2‑1)根据具体几何参数进行叶片泵水体三维建模及结构化网格划分， 建立控制方程， 根据外特性试验设置边界条件， 首先进行非空化工况的数值模拟， 湍流模型选择SST  k‑ω 模型， 将数值计算结果与试验测得的扬程、 效率、 轴功率 等进行进行对比； (2‑2)若两者 误差大于 5％， 说明非空化数值计算 不精确， 返回(2 ‑1)修改相关内容； (2‑3)若两者误差小于5％， 说明非空化数值计算可靠， 则以非空化数值计算结果为初 始条件， 进行不同空化数下的空化定常数值计算， 湍流模 型选择SST  k‑ω模型， 空化模 型选 择ZGB模型， 并将得到的空化外特性与试验测得的扬程、 效率、 轴功率 等进行对比； (2‑4)若两者 误差大于 5％， 说明空化定常数值计算 不精确， 返回(2 ‑3)修改相关内容； (2‑5)若两者误差小于5％， 则进行不同空化数下的非定常空化数值计算， 湍流模型选 择大涡模拟(LES),空化模型选择ZGB模型， 由非定常空化数值计算求解叶片泵多个旋转周 期产生的空泡体积和.ensight格式的压力项、 密度项和速度项通常选取最后10个旋转周期 的数据进行声学计算； 要想求解由于空泡体积脉动产生的噪声， 首先需要得到空泡体积随 时间变化的数据， 通过在用户自定义功 能中编写每一时刻的空泡体积的求解语言， 得到每 一时刻的空泡体积， 而瞬态的压力项、 密度项和速度项在前处 理中勾选 。 3.根据权利要求2所述的叶片泵空化诱导噪声数值预测方法， 其特征在于： (2 ‑5)中旋权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115408912 A 2转周期设置为3 0个旋转周期。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115408912 A 3