一種高參數(shù)減壓閥噪聲源位置及噪聲指向性的確定方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到聲學(xué)及定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高參數(shù)減壓閥噪聲源位置及噪聲指向性的確定方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]減溫減壓裝置是過(guò)程工業(yè)中調(diào)節(jié)蒸汽壓力和溫度的重要裝置，對(duì)滿足用戶用汽要求、實(shí)現(xiàn)余熱余壓回收利用、保護(hù)系統(tǒng)與設(shè)備安全有重要意義。高參數(shù)減壓閥是減溫減壓裝置中的核心元件。隨著國(guó)家重點(diǎn)工程的建設(shè)和發(fā)展，國(guó)內(nèi)的傳統(tǒng)高參數(shù)減壓閥已不能滿足高參數(shù)(高溫高壓)、大流量變化范圍、大減壓比等復(fù)雜工況下的壓力調(diào)節(jié)、減震降噪等性能要求，而目前對(duì)高參數(shù)減壓閥的減壓機(jī)理、內(nèi)部流動(dòng)特性、噪聲發(fā)生機(jī)理以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究和自主設(shè)計(jì)較少，導(dǎo)致目前高參數(shù)減壓閥幾乎被國(guó)外產(chǎn)品壟斷。
[0003]高參數(shù)減壓閥內(nèi)氣體湍流程度劇烈，噪聲大，對(duì)操作人員健康和設(shè)備的正常運(yùn)行有嚴(yán)重影響。目前，多孔板主要用于降低管道及閥內(nèi)流動(dòng)噪聲，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有一定降噪效果，現(xiàn)有技術(shù)中尚未有對(duì)高參數(shù)減壓閥內(nèi)噪聲源進(jìn)行定位及噪聲指向性分布的方法?；诖?，本發(fā)明主要應(yīng)用于一種高參數(shù)減壓閥噪聲源位置及噪聲指向性的確定。
[0004]作為檢測(cè)聲源位置的第一現(xiàn)有技術(shù)，2009年8月19日中國(guó)發(fā)明專利CN101512374A公布了一種檢測(cè)聲源位置的檢測(cè)裝置，其特征是具有分析單元和抽取單元，所述分析單元對(duì)從離開(kāi)配置的多個(gè)麥克風(fēng)分別輸入的含有噪聲的混合聲進(jìn)行頻率分析，輸出頻率信號(hào)；所述抽取單元，其生成多個(gè)包含在混合聲中的抽取聲的聲源候補(bǔ)位置，按照聲源候補(bǔ)位置對(duì)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)麥克風(fēng)的頻率信號(hào)的時(shí)間軸進(jìn)行調(diào)整以使從該聲源候補(bǔ)位置到兩個(gè)麥克風(fēng)的混合聲的時(shí)間差為零，求出表示時(shí)間軸調(diào)整后的對(duì)應(yīng)于兩個(gè)麥克風(fēng)的頻率信號(hào)中兩個(gè)麥克風(fēng)間的頻率信號(hào)的差異程度的差分距離在閾值以下的頻率信號(hào)，根據(jù)所求出的頻率信號(hào)中對(duì)應(yīng)于兩個(gè)麥克風(fēng)的頻率信號(hào)彼此的一致程度，從聲源候補(bǔ)位置中抽取抽取聲的聲源位置。
[0005]作為檢測(cè)噪聲源位置的第二現(xiàn)有技術(shù)，20 1 3年6月2 6日中國(guó)發(fā)明專利CN103176163A在現(xiàn)有的單個(gè)水聽(tīng)器測(cè)量艦船輻射噪聲的平臺(tái)上，根據(jù)測(cè)量時(shí)艦船與測(cè)量水聽(tīng)器之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)，利用高階模糊函數(shù)方法，得到多普勒信號(hào)的瞬時(shí)相位和時(shí)變幅度，然后使用加權(quán)非線性最小二乘法估計(jì)出多普勒信號(hào)的參數(shù)，結(jié)合參考聲源，實(shí)現(xiàn)了艦船低頻線譜噪聲源的定位。
[0006]但是，檢測(cè)聲源位置的第一現(xiàn)有技術(shù)主要涉及車載用的聲源位置檢測(cè)裝置，第二現(xiàn)有技術(shù)主要涉及信號(hào)處理和水聲測(cè)量等領(lǐng)域，這兩項(xiàng)技術(shù)均與高參數(shù)減壓閥領(lǐng)域差別較大?，F(xiàn)有的噪聲定位技術(shù)不多，特別涉及到高參數(shù)減壓閥內(nèi)的噪聲源定位技術(shù)更為稀少。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有高參數(shù)減壓閥內(nèi)氣體湍流程度劇烈、噪聲大的問(wèn)題，提出了一種高參數(shù)減壓閥噪聲源位置及噪聲指向性的確定方法，能夠準(zhǔn)確有效的找到噪聲源，為針對(duì)性地降低噪聲提供可靠依據(jù)。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0009]—種高參數(shù)減壓閥噪聲源位置及噪聲指向性的確定方法，包括如下步驟:
[0010](1)利用流體力學(xué)軟件建立高參數(shù)減壓閥可壓縮流動(dòng)數(shù)值模型；
[0011](2)通過(guò)基本控制方程或大渦模擬湍流模型方程分別求解無(wú)孔板高參數(shù)減壓閥和有孔板高參數(shù)減壓閥的流場(chǎng)分布；
[0012](3)通過(guò)穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)計(jì)算，分別分析兩個(gè)模型的流場(chǎng)分布，對(duì)比分析兩個(gè)模型湍流強(qiáng)度和馬赫數(shù)沿流線的變化趨勢(shì)，得到兩個(gè)模型對(duì)稱面上聲功率級(jí)分布圖；
[0013](4)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析，定位出兩個(gè)模型的噪聲源位置；
[0014](5)在高參數(shù)減壓閥出口下游處布置聲壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)以確定噪聲指向性；
[0015](6)通過(guò)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)聲壓數(shù)據(jù)得到總聲壓級(jí)，得到兩個(gè)模型的噪聲指向性分布圖。
[0016]作為優(yōu)選，所述步驟(1)中利用流體力學(xué)軟件建立高參數(shù)減壓閥可壓縮流動(dòng)數(shù)值模型，適用于復(fù)雜工況下的高參數(shù)減壓閥。
[0017]作為優(yōu)選，通過(guò)對(duì)可壓縮流動(dòng)數(shù)值模型的計(jì)算，觀察高參數(shù)減壓閥內(nèi)流體的壓力、速度分布和流量值;根據(jù)邊界條件，求解連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程、湍流動(dòng)能方程和理想可壓縮氣體方程控制方程，得到高參數(shù)減壓閥內(nèi)可壓縮流動(dòng)。
[0018]作為優(yōu)選，所述步驟(3)中分別分析兩個(gè)模型的流場(chǎng)分布，得出無(wú)孔板高參數(shù)減壓閥和有孔板高參數(shù)減壓閥沿不同截面的速度分布規(guī)律。
[0019]作為優(yōu)選，所述步驟(3)中通過(guò)氣動(dòng)噪聲的寬頻噪聲數(shù)值模型分析方法，分別獲得兩個(gè)模型在對(duì)稱面上聲功率級(jí)分布規(guī)律。
[0020]作為優(yōu)選，所述步驟(5)中以高參數(shù)減壓閥出口下游1?3m處為圓心，半徑為1?1.5m和2?5m的圓上，分別均勻布置10?20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每隔1?2m布置5?10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，利用以上監(jiān)測(cè)點(diǎn)的結(jié)果，確定高參數(shù)減壓閥的噪聲指向性。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022]1、本發(fā)明所述的適用于高參數(shù)減壓閥的聲源位置及噪聲指向性的確定方法，屬于本領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新方法。
[0023]2、本發(fā)明所述的適用于高參數(shù)減壓閥的聲源位置及噪聲指向性的確定方法，是利用流體力學(xué)軟件進(jìn)行聲源定位及指向性分析，一方面具有較高的計(jì)算效率;另一方面極大的節(jié)約了成本，并且具有較高的準(zhǔn)確性。
[0024]本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
【【附圖說(shuō)明】】
[0025]圖1是本發(fā)明一種高參數(shù)減壓閥噪聲源位置及噪聲指向性的確定方法的步驟流程圖；
[0026]圖2是本發(fā)明一種高參數(shù)減壓閥噪聲源位置及噪聲指向性的確定方法的截面示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明一種高參數(shù)減壓閥噪聲源位置及噪聲指向性的確定方法的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明一種高參數(shù)減壓閥噪聲源位置及噪聲指向性的確定方法的噪聲指向性分布一圖；
[0029]圖5是本發(fā)明一種高參數(shù)減壓閥噪聲源位置及噪聲指向性的確定方法的噪聲指向性分布二圖。
[0030]圖中:1-入口腔、2-閥體、3-閥芯、4-閥芯后腔、5-多孔板、6_出口腔、7-蒸汽。
【【具體實(shí)施方式】】
[0031]參閱圖1?圖5，本發(fā)明，包括以下步驟:
[0032](1)利用流體力學(xué)軟件建立高參數(shù)減壓閥可壓縮流動(dòng)數(shù)值模型；
[0033](2)通過(guò)基本控制方程或大渦模擬湍流模型方程分別求解無(wú)孔板高參數(shù)減壓閥和有孔板高參數(shù)減壓閥的流場(chǎng)分布；
[0034](3)通過(guò)穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)計(jì)算，分別分析兩個(gè)模型的流場(chǎng)分布，對(duì)比分析兩個(gè)模型湍流強(qiáng)度和馬赫數(shù)沿流線的變化趨勢(shì)，得到兩個(gè)模型對(duì)稱面上聲功率級(jí)分布圖；
[0035](4)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析，定位出兩個(gè)模型的噪聲源位置；
[0036](5)在高參數(shù)減壓閥出口下游處布置聲壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)以確定噪聲指向性；
[0037](6)通過(guò)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)聲壓數(shù)據(jù)得到總聲壓級(jí)，得到兩個(gè)模型的噪聲指向性分布圖。
[0038]具體的，所述步驟(1)中利用流體力學(xué)軟件建立高參數(shù)減壓閥可壓縮流動(dòng)數(shù)值模型，適用于復(fù)雜工況下的高參數(shù)減壓閥。
[0039]具體的，通過(guò)對(duì)可壓縮流動(dòng)數(shù)值模型的計(jì)算，觀察高參數(shù)減壓閥內(nèi)流體的壓力、速度分布和流量值;根據(jù)邊界條件，求解連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程、湍流動(dòng)能方程和理想可壓縮氣體方程控制方程，得到高參數(shù)減壓閥內(nèi)可壓縮流動(dòng)。
[0040]具體的，所述步驟(3)中分別分析兩個(gè)模型的流場(chǎng)分布，得出無(wú)孔板高參數(shù)減壓閥和有孔板高參數(shù)減壓閥沿不同截面的速度分布規(guī)律。
[0041]具體的，所述步驟(3)中通過(guò)氣動(dòng)噪聲的寬頻噪聲數(shù)值模型分析方法，分別獲得兩個(gè)模型在對(duì)稱面上聲功率級(jí)分布規(guī)律。
[0042]具體的，所述步驟(5)中以高參數(shù)減壓閥出口下游1?3m處為圓心，半徑為1?1.5m和2?5m的圓上，分別均勻布置10?20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每隔1?2m布置5?10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，利用以上監(jiān)測(cè)點(diǎn)的結(jié)果，確定高參數(shù)減壓閥的噪聲指向性。
[0043]本發(fā)明工作過(guò)程:
[0044]一種高參數(shù)減壓閥噪聲源位置及噪聲指向性的確定方法，所涉及高參數(shù)減壓閥截面示意圖如圖2所示。其主要包括角式鍛焊閥體2，錐面閥芯3以及多孔板5。多孔板5為小孔均勻分布的圓形孔板。
[0045]所述方法利用流體力學(xué)軟件建立高參數(shù)減壓閥可壓縮流動(dòng)數(shù)值模型:基于流體力學(xué)分析軟件對(duì)高參數(shù)減壓閥流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值建模和模擬，觀察高參數(shù)減壓閥內(nèi)流體的壓力、速度等分布和流量值。本發(fā)明所涉及高參數(shù)減壓閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜