【技术贴】管内流动噪声分析方法

能源、船舶、电力行业常见的载流管道，通常包含弯头、三通、异径、阀门等流动奇异处，当流体(液体、气体)在管内流动时会形成湍流。从定性的角度分析可得，湍流自身含有的湍动能一部分作为管道结构振动的激励作用在管壁上，引起管壁的振动以及向外辐射噪声，另一部分能量将作为流动声源在管内产生噪声。

当流体流经封闭的旁支管时，在旁支管和主管道连接处由于惯性、流体内摩擦力、边界层脱落效应的耦合叠加而产生漩涡脱落，其形成的管内噪声是管道声致振动疲劳损伤的重要原因。本技术贴从典型的漩涡脱落管内噪声为例，介绍管内流动噪声的计算方法。

水印图1.jpg

分析流程

流场是流动噪声计算的基础，首先需要计算管内瞬态流场每个时间步的流速和压力分布情况。在瞬态流场的基础上提取并转换为声源信息，计算管内的噪声传播分布情况。分析流程如下图所示。

水印图4.jpg

计算方法

2.1. 三维建模

常用管道建模软件分为两大类：实体单元建模(以C2等应力分析软件为代表)、结构单元建模(CATIA、SolidWorks等)。在分析管道结构振动响应以及管内流场时，通常使用结构单元进行建模。

2.2. 网格剖分

网格剖分阶段需要建立管内流体区域的体网格用于流体动力学计算以及气动声学计算。网格剖分阶段需要根据雷诺数、管道内径、声压频率范围等确定网格尺寸要求。

2.3. 流场计算

流场计算是管内噪声计算的基础，流场结果的质量直接影响气动声学计算结果精度。通常情况一般选择大涡模拟LES模型进行计算。首先进行稳态计算，稳态流场结果作为瞬态流场的初始值，这样可保证瞬态流场的收敛性。

2.4. 声场计算

得到瞬态流场后在Actran软件中进行iCFD提取音源，在iCFD结果基础上计算管内声压级。气动声学主要是研究非定常流场脉动产生的噪声，这种非定常流场在弯头、三通、阀门处尤其常见。

微信图片_20210720171228.png

管内噪声计算(气动声学计算)通常有如下方法：

1) 直接法：用CFD直接计算气动噪声；

2) 混合方法：将气动声源（湍流）与声传播区分离；

3) 半经验公式法：不依赖非定常CFD计算。

以声类比方法为主，在Actran的气动声学模块中，Lighthill声类比主要用于低马赫数Ma<0.2的情况，并且忽略声传播中的对流效应。而Möhring声类比法应用范围更加广泛，考虑到它的计算效率较差，一般在考虑对流效应的声传播问题才使用这种方法。

总结

通过上述技术路线可精确计算任意管道、阀门、三通处的管内噪声分布情况，帮助用户辨识噪声来源，识别关键噪声线谱，精准预测声功率级，协助工程师提出工程可行的减振降噪措施。

懿朵科技拥有完整的管内噪声分析所需软、硬件资源以及相关产品代理销售权，可根据用户具体需求提供定制方案。

关联阅读

（点击标题查看）

懿朵科技

www.yiduo-tech.com

长按识别左侧二维码，关注我们

技术支持邮箱：support@yiduo-tech.com

首页关于我们解决方案研发平台新闻资讯联系我们

技术服务热线

021-64207260