(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 202210636170.3 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 齐鲁工业大学 地址 250353 山东省济南市长清区大 学路 3501号 (72)发明人 郭畅　魏伟　程屾　吕斐然　高明　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 闫伟姣 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/10(2020.01) (54)发明名称 一种基于涡声理论的噪声声源仿真预测方 法及装置 (57)摘要 本发明属于噪声声源仿 真技术领域， 提供了 一种基于涡声理论的噪声声源仿真预测方法及 装置， 包括获取流体机械的基本信息； 依据流体 机械的基本信息， 建立流体机械的流场仿真模 型； 基于有限体积法离散涡声方程声源项， 获得 声场仿真模型； 依据所述流场仿真模型， 获取非 稳态流场速度和涡量信息； 依据获取的流场速度 和涡量信息， 以及所述声场仿真模型， 计算得到 声源大小； 本发 明通过流场模拟提取流场速度和 涡量信息， 依据获取的流场速度和涡量信息， 以 及所述声场仿真模型， 计算得到声源大小； 无需 进行噪声模拟即可指导噪声优化， 从而达到节约 计算成本和缩短计算周期的目的。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 114880811 A 2022.08.09 CN 114880811 A 1.一种基于涡声理论的噪声 声源仿真预测方法， 其特 征在于， 包括： 获取流体机 械的基本信息； 依据流体机 械的基本信息， 建立 流体机械的流场仿真模型； 基于有限体积法离 散涡声方程声源项， 获得声场仿真模型； 依据所述 流场仿真模型， 获取非稳态流场速度和涡量信息； 依据获取的流场速度和涡量信息， 以及所述声场仿真模型， 计算得到声源大小。 2.如权利要求1所述的一种基于涡声理论的噪声声源仿真预测方法， 其特征在于， 所述 流体机械的基本信息包括 流体机械的结构参数信息和流体机 械的运行工况信息 。 3.如权利要求2所述的一种基于涡声理论的噪声声源仿真预测方法， 其特征在于， 根据 目标流体机械的结构参数建立流体域三维模型； 基于流体域三维模型， 结合运行工况信息， 先进行稳态模拟， 选择湍流模型， 设置所需残差标准； 稳态模拟 计算收敛后作为非稳态计算 的初始值， 并根据需要设置时间步长以及计算 步数， 直至非稳态模拟收敛。 4.如权利要求1所述的一种基于涡声理论的噪声声源仿真预测方法， 其特征在于， 获得 声场仿真模型时， 基于有限体积法离 散涡声方程声源项， 获得声源离 散表达式。 5.如权利要求1所述的一种基于涡声理论的噪声声源仿真预测方法， 其特征在于， 获取 非稳态流场速度和涡量信息时， 提取网格节点坐标信息计算网格体积、 每个界面面积及相 应单位外法线向量。 6.如权利要求1所述的一种基于涡声理论的噪声声源仿真预测方法， 其特征在于， 结合 流场速度、 涡量及网格节点信息， 计算获得每 个网格内声源大小。 7.如权利要求6所述的一种基于涡声理论的噪声声源仿真预测方法， 其特征在于， 将流 体域划分成若干子区域， 获取每个子区域编号， 根据编号在每个子区域内求解体积加权平 均声源标准差 。 8.一种基于涡声理论的噪声 声源仿真预测装置， 其特 征在于， 包括： 流场仿真模型建立模块， 被配置为： 获取流体机械的基本信 息； 依据流体机械的基本信 息， 建立流体机械的流场仿真模型； 声场仿真模型建立模块， 被配置为： 基于有限体积法离散涡声方程声源项， 获得声场仿 真模型； 非稳态仿真模块， 被配置为： 依据所述流场仿真模型， 获取非稳态流场速度和涡量信 息； 声源计算模块， 被配置为： 依据获取的流场速度和涡量信息， 以及所述声场仿真模型， 计算得到声源大小。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器执 行时实现了如权利要求1 ‑7任一项所述的基于涡声理论的噪声 声源仿真预测方法的步骤。 10.一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算 机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求 1‑7任一项所述的基于 涡声理论的噪声 声源仿真预测方法的步骤。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114880811 A 2一种基于涡声理论的噪声 声源仿真 预测方法及装置 技术领域 [0001]本发明属于噪声声源仿真技术领域， 尤其涉及一种基于涡声理论的噪声声源仿真 预测方法及装置 。 背景技术 [0002]噪声污染是目前第四大环境污染， 近年来， 随着风机、 水泵等流体机械应用的不断 增长， 噪声污染日益突出； 噪声的存在不仅恶化工作生活环 境， 也会影响机械设备运行安全 性和稳定性， 甚至导致事故的发生， 同时对相关人员身心健康造成不良影响。 因此， 为提高 设备服役性能， 并 改善工作生活环境， 流体机械噪声优化亟待深入研究。 目前针对流体机械 噪声优化主要通过分析流体机械的噪声特性， 寻找主要 噪声区域， 并改进机械结构参数以 优化噪声。 [0003]发明人发现， 现有的对流体机械噪声研究中存在以下缺点： 对于基于实验测量的 噪声优化方法， 需对原模型进 行噪声测量， 分析噪声 数据后进 行结构优化， 并再次对其进 行 噪声测量， 该方式需要承担较大的人力与资金投入， 且测试环境具有较大的不确定性， 较易 影响测试结果； 现有噪声数值仿真技术需结合流场稳态模拟、 流场非稳态模拟及基于FW ‑H 方程的声场模拟， 并根据声场仿 真结果进 行结构优化， 所需仿 真时间较久； 声源 是连接不稳 定流动与其诱导声场特性的重要中间环节， 目前声场仿 真对不稳定流动激励声源的分布特 性涉及较少， 没有形成较为完整的噪声 声源预测体系。 发明内容 [0004]本发明为了解决上述问题， 提出了一种基于涡声理论的噪声声源仿真预测方法及 装置， 本发 明基于涡声理论， 构建流场控制方程与 涡声方程同步求解方法， 通过流场模拟提 取流体域涡量及速度， 基于有限体积法离散涡声方程声源项， 构建声源计算自定义程序与 非稳态流场模拟同步执行， 引入体积加权平均概念， 从而获得不同区域体积加权平均声源 强度表征声场分布特性， 该方式无需进行噪声模拟即可指导噪声优化， 从而达到节约计算 成本和缩短计算周期的目的， 为流体机械 设计阶段进 行声场分析和降噪方案的优化提供依 据； 此外， 数值仿真模拟可以避免实验测量时周围环境的干扰， 得到更为真实准确的噪声 数 据。 [0005]为了实现上述目的， 本发明是通过如下的技 术方案来实现： [0006]第一方面， 本发明提供了一种基于涡声理论的噪声 声源仿真预测方法， 包括： [0007]获取流体机械 的基本信息； 依据流体机械 的基本信息， 建立流体机械 的流场仿真 模型； [0008]基于有限体积法离 散涡声方程声源项， 获得声场仿真模型； [0009]依据所述 流场仿真模型， 获取非稳态流场速度和涡量信息； [0010]依据获取的流场速度和涡量信息， 以及所述声场仿真模型， 计算得到声源大小。 [0011]进一步的， 所述流体机械的基本信息包括流体机械的结构参数信息和流体机械的说　明　书 1/6 页 3 CN 114880811 A 3