【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水下航行体，尤其涉及一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法、装置及存储介质。
技术介绍
1、现代水下航行体采用自流式冷却循环系统为凝汽器提供冷却水，简称自流冷却系统。在航行过程中流体在自流冷却系统管道内部流动会产生流噪声并从通海口向外辐射，直接影响海洋生态环境。自流冷却系统通海管路流噪声是水下航行体流噪声的重要噪声源，有效抑制自流冷却系统通海管路出入口的辐射噪声是实现水下航行器低噪声的重要环节。
2、自流冷却系统作为一种通海管路，一般由进/出水口、阀/泵部件、凝汽器、格栅以及导流罩等部分组成。全面了解自流冷却系统通海管路中流噪声的产生、传播过程以及出入口的辐射特性十分重要。对于仿真研究而言，考虑到自流冷却系统的尺度大、模型复杂的特性，需要一种方法降低计算量减少仿真时间。
3、而且自流冷却系统内流噪声通过流体将噪声传播至出入口并直接向外辐射，消减这部分的噪声相对困难，因此成为当前自流冷却系统噪声辐射研究的重点。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法、装置及存储介质，所述方法包括以下步骤：
2、确定水下航行器自流冷却系统的组成结构，包括水下航行器壳体、入口、出口偏心蝶阀、凝汽器和接管；
3、构建自流冷却系统的内流域元件的一维模型和外流域元件的三维模型，其中，所述内流域元件由偏心蝶阀、凝汽器和接管连接组成，所述一维模型中每个元件连接处设置有节点以获取压力信息，流量源与
4、设置一维-三维耦合计算的流场边界条件，基于耦合区域数据交换构建自流冷却系统的一维-三维耦合模型，并进行一维-三维耦合流场计算；
5、基于流场计算获得的流体脉动结果，进行声场计算。
6、其中，构建自流冷却系统的内流域元件的一维模型包括：
7、构建一维凝汽器模型：凝汽器被抽象为连接两个水箱的管束中间连接多个管束组成，每个水箱都可以设定为具有可变的横截面面积，并且可以指定不同的高度。所述一维凝汽器模型的总压损失由入口损失、出口损失以及管道损失所贡献总和构成；
8、构建一维偏心蝶阀模型：所述一维偏心蝶阀模型使用元件双偏心蝶阀，其中入口接入流量源，而出口端连接至压力源，以确保流体的连续流动，一维模型中所述偏心蝶阀的总压损失方程为：
9、
10、其中，p1为管道入口的压力，p2为管道出口的压力，ρ为流体密度，a为内径面积，k为损失系数，与阀门类型、管径、阀门开度和雷诺数相关，为出口的质量流量；
11、构建一维管道模型：所述一维管道模型使用元件横截面为圆形的直管模型，其中入口接入流量源，而出口端连接至压力源，以确保流体的连续流动，一维模型中所述管道的总压损失方程为：
12、
13、其中，p1为管道入口的压力，p2为管道出口的压力，f为摩擦系数，l为管道长度，ρ为流体密度，a为内径面积，为管道入口的质量流量。
14、其中，构建自流冷却系统的内流域元件的三维模型包括，
15、构建自流冷却系统入口三维模型：入口参数包括进口接管出口直径φ、进口接管段长度l1、从进口接管中心线圆弧段终点引切线至入口截面中心的水平距离l2，进口接管中心线圆弧半径r，进口接管入口高度h，入口宽高比b1/h，进口接管导流罩全长lt，进口接管入口末端处与主体模型壁面距离δ，中心线圆弧部分与水平线的夹角ɑ，导流罩斜切角度β；
16、构建自流冷却系统出口三维模型：出口参数包括出口接管入口直径φ，截面直径φ1，渐扩部分截止处椭圆长轴φ2，出口接管长度l3，渐扩部分高度b2，导流罩斜切部分距主体模型距离c，出口接管导流罩倒角γ，出口接管侧壁水下部分与铅垂面的夹角ε。
17、其中，基于耦合区域数据交换构建自流冷却系统的一维-三维耦合模型包括：
18、所述数据交换包括关联过程和插值过程，构建自流冷却系统的一维-三维耦合模型中，从一维模型中提取数据并应用到三维模型的网格上，在耦合面处采用单一积分点与表面网格的配对方式，并根据数据的类型确定通量插值和/或场插值；
19、基于耦合算法预先设置耦合方式，迭代方法，松弛因子和收敛准则，其中，耦合方式为弱双向耦合，迭代耦合算法采用.gauss-seidel算法；
20、通过松弛因子调整数据交换的松弛程度，公式如下：
21、
22、其中，α为松弛因子，为当前迭代映射值，是从发送方映射到接收方网格的值，为接收器在上一次迭代接收到的值，为新的松弛值，是发送给接收方的更新值，由当前迭代映射值和上一次接收到的值经过松弛因子加权计算得到；
23、基于收敛准则量化差异，公式如下：
24、
25、其中，qn为第n次耦合量值，qn+1为第n+1次耦合量值，||·||∞为无穷范数。
26、其中，所述流场边界条件包括，
27、湍流模型：初始采用标准k-ε湍流模型，稳定之后切换至les大涡模型以捕捉更精细的流动特征；
28、数值方法：分离式求解器segregated solver，湍流动能、湍流耗散项、动量方程均采用二阶迎风格式离散；
29、求解算法：采用simplec算法进行压力-速度耦合计算；
30、边界条件：流体入口边界条件设置为速度入口，出口边界条件设置为压力出口，在一维-三维耦合中管道入口耦合面设置为压力出口，管道出口耦合面设置为质量流量入口，在耦合面处与一维的流量源和压力源交换质量流量和总压数据；
31、壁面处理：水下航行器壳体及管道壁面应用无滑移标准壁面函数；
32、对称边界：计算域的外表面设置为对称面；
33、流体介质：水；
34、时间步长：0.0004s。
35、其中，将水下航行器壳体表面和管道设置为刚性壁面，在流体域中截取主要声源域作为体声源，声传播域是声源域和无限元边界之间的区域，其内部源项为零，基于声源域、声传播域和无限边界构建声学模型，包括声源域无管道和有管道两种声学模型；
36、选取最大分析频率fmax＝1000hz，水下声速c＝1500m/s，最小波长λ＝c/fmax＝1.5m；
37、设置远场和近场声学监测点，远场声学监测点由三个正交平面上的测点组成，分别对应于x、y和z轴，以模型中心坐标为圆心，每个平面上布置72个测点，共计216个测点，并远场测点的五个关键位置设立主要测点，近场声学监测点设置在管道入口和出口；
38、基于航速12kn的工况，对自流冷却系统进行流程特性和声场特性分析，获取自流冷却系统模型内各部件的阻力损失系数，，并基于分析本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，包括：
2.如权利要求1所述的一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，其特征在于，构建自流冷却系统的内流域元件的一维模型包括：
3.如权利要求1所述的一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，其特征在于，构建自流冷却系统的内流域元件的三维模型包括，
4.如权利要求1所述的一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，其特征在于，基于耦合区域数据交换构建自流冷却系统的一维-三维耦合模型包括：
5.如权利要求1所述的一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，其特征在于，所述流场边界条件包括，
6.如权利要求1所述的一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，其特征在于：
7.如权利要求5所述的一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，其特征在于：
8.如权利要求5所述的一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，其特征在于：
9.一种自流冷却系统出入口流噪声分析装置，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有一个或多个程序，所述一个或
...【技术特征摘要】
1.一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，包括：
2.如权利要求1所述的一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，其特征在于，构建自流冷却系统的内流域元件的一维模型包括：
3.如权利要求1所述的一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，其特征在于，构建自流冷却系统的内流域元件的三维模型包括，
4.如权利要求1所述的一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，其特征在于，基于耦合区域数据交换构建自流冷却系统的一维-三维耦合模型包括：
5.如权利要求1所述的一种自流冷却系统出入口流噪声分析方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张咏鸥，龚旺，吕若晗，王春映，穆媛，黄哲韬，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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