基于PumpLinx与ACTRAN的泵阀与运动机械噪声解决方案

（一）泵阀与运动机械噪声仿真的必要性

1 . 泵阀与运动机械内部流动诱导噪声主要是由其内部非稳定流动所引起的，也就是流体的扰动、流体与固体间相互作用，实质上是其内部流动的一种反映形式，泵阀与运动机械内部流场非定常的湍流、涡流及回流等本身就是一种流动声源并对外辐射噪声；同时流体流动还会产生一定的压力脉动，在压力脉动会的作用下会引起结构的振动，如果结构的振动频率的频率接近系统工作件的主频，还会发生共振，并在相邻的环境介质内引起声压波动，产生很大的振动辐射噪声。

对于以液体为工作介质的泵阀与运动机械通常也容易出现空化或空蚀现象， 空化是一种液体特有的复杂的流体动力学现象，当液流系统中的局部低压低于相应温度下该液体的饱和蒸汽压力时，液体便开始汽化形成空泡并快速生长，这些空泡随主流运动到高压区时，将发生收缩和溃灭。空泡溃灭时，会产生很大的冲击和噪声，对外辐射强烈的空泡噪声。

由于采用数值模拟方法，分析求解过程均在计算机上完成，可以减少物理样机制造数量、减少物理样机试验次数，从而节约大量样机制造与试验的经济和时间成本。对于泵阀和旋转机械的噪声问题，目前比较有效的研究方法主要还是通过数值方法来近似求解。目前采用的比较可行的方法是基于CFD与噪声软件的混合求解技术，即先利用CFD软件对泵阀与运动机械的工作过程进行瞬态流场计算，然后采用相关的声类比方法将CFD计算获得的流场信息转换为声源，最后进行声场求解计算，获得声源特性和声场分布情况。其中，CFD求解部分，如果采用传统的CFD软件像FLUENT、CFX、StarCCM+等从理论上来讲可以模拟泵阀与运动机械的流场与空泡问题，但在实际模拟过程中会遇到计算的收敛性性和稳定性等问题，尤其是对于空泡问题，近年来难以看到这些软件在模拟空泡问题的成功案例，此外在网格划分、模型设置及求解速度上也有一定的局限性。而PumpLinx软件就是针对这些问题而研发的一款专业CFD泵阀与运动机械数值模拟软件，该软件不但具有专业泵阀与运动机械计算模型，同时还具有基于A shok.Singhal 和Jiang Yu等人提出的全空化模型，可精确求解包括空化、超空化在内的泵阀与运动机械的复杂流动问题。在目前的声学数值计算软件中，ACTRAN作为当今市场上最完善的声学模拟软件，是计算声学领域的技术领先者，尤其在流动噪声求解方面具有独一无二的优势，还可以非常方便的实现与PumpLinx软件的联合仿真求解，非常适合对泵阀、旋转机械工作时产生的噪声问题进行数值模拟分析，从而采取相应的优化改进措施，帮助工程师设计出性能好、噪音低的产品。

合工仿真简介

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