一种考虑流固耦合的水下航行器流致振动噪声评估方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115906691A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211377044.7G06F119/10(2020.01)(22)申请日2022.11.04(71)申请人哈尔滨工程大学地址150000黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号申请人山东拓海海工海洋科技有限公司(72)发明人庞福振邹宇城李海超李昊临杜圆汤旸秦宇璇江沛李玉慧郑嘉俊(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211专利代理师陈晶(51)Int.Cl.G06F30/28(2020.01)G06F113/08(2020.01)权利要求书3页说明书9页附图4页(54)发明名称一种考虑流固耦合的水下航行器流致振动噪声评估方法及系统(57)摘要本发明公开了一种考虑流固耦合的水下航行器流致振动噪声评估方法及系统，其中，该方法包括：根据图纸资料建立水下航行器几何模型；确定水下航行器航速，设置流固耦合交界面，采用隐式算法进行流场与结构场的双向数据传递；建立水下航行器声学计算模型，将压力脉动数据导入其中设置声学及结构材料参数；对时域数据离散傅里叶变换，将压力脉动数据映射至声场网格上，确定振动噪声的计算频段，并计算水下航行器周围的声压分布；将声压分布转换为声源级，计算全频段总噪声总级与单频点噪声限值作为评估参数；将评估参数与需求限值对比判断当前方案是否可行。该方法可在设计阶段对水下航行器流致振动噪声进行初步评估，提高了水下航行器设计的合理性。CN115906691ACN115906691A权利要求书1/3页1.一种考虑流固耦合的水下航行器流致振动噪声评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，根据预设图纸资料建立水下航行器几何模型，将所述水下航行器几何模型需放置在流体域中，并根据所述水下航行器几何模型分别建立流体域网格模型与结构有限元模型；步骤S2，确定水下航行器航速，设置流固耦合交界面，采用隐式算法进行流场与结构场的双向数据传递，得到压力脉动数据；步骤S3，基于计算声学软件Virtual.Lab建立水下航行器声学计算模型，将所述压力脉动数据导入所述水下航行器声学计算模型中建立水下航行器周围声场网格模型，设置声学参数及结构材料参数；步骤S4，对预设时域数据进行离散傅里叶变换，将所述压力脉动数据映射至水下航行器周围声场网格模型上，确定振动噪声的计算频段，并计算水下航行器周围的声压分布；步骤S5，将所述声压分布转换为声源级，基于所述计算频段计算全频段总噪声总级与单频点噪声限值，以作为评估参数；步骤S6，将所述评估参数与预设需求限值进行对比判断是否满足，若不满足，则迭代执行步骤S1‑S6对所述预设图纸资料进行噪声优化设计，并重新评估，反之则所述预设图纸资料可行。2.根据权利要求1所述的考虑流固耦合的水下航行器流致振动噪声评估方法，其特征在于，所述步骤S1中所述流体域的入口与所述水下航行器几何模型的艏部距离大于6L，所述流体域的出口与所述水下航行器几何模型的艉部距离大于10L，流体域其余边界与所述水下航行器几何模型的距离大于3L，其中，L为水下航行器总长。3.根据权利要求1所述的考虑流固耦合的水下航行器流致振动噪声评估方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：步骤S201，确定所述水下航行器几何模型在所述流体域中的所述水下航行器航速；步骤S202，将所述流体域中所述水下航行器几何模型的表面与结构场中所述水下航行器几何模型的表面设置为流固耦合交界面；步骤S203，采用隐式算法计算所述流体域中流体对结构表面的脉动压力，然后将脉动压力数据传输至所述结构场中，在所述结构场中计算结构表面的位移，再然后将结构表面位移传输至所述流体域中，更新所述流体域中的结构表面，得到所述压力脉动数据。4.根据权利要求1所述的考虑流固耦合的水下航行器流致振动噪声评估方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：步骤S301，根据所述结构有限元模型在所述计算声学软件Virtual.Lab中建立所述水下航行器声学计算模型；步骤S302，将所述压力脉动数据导入所述水下航行器声学计算模型中建立所述水下航行器周围声场网格模型；步骤S303，根据预设分析需求在所述水下航行器周围声场网格模型中建立多个噪声监测点，根据预设介质设置所述声学参数及结构材料参数。5.一种考虑流固耦合的水下航行器流致振动噪声评估系统，其特征在于，包括：几何模型构建模块，用于根据预设图纸资料建立水下航行器几何模型，将所述水下航2CN115906691A权利要求书2/3页行器几何模型需放置在流体域中，并根据所述水下航行器几何模型分别建立流体域网格模型与结构有限元模型；双向数据传递模块，用于确定水下航行器航速，设置流固耦合交界面，采用隐式算法进行流场与结构场的双向数据