一種用計算機數(shù)值輔助模擬空氣動力噪聲分析的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用計算機數(shù)值輔助模擬空氣動力噪聲分析的方法主要改進是開創(chuàng)先河借助計算機數(shù)值模擬刀片空氣動力噪聲分析的割草機，是一種帶有LPG燃氣燃料罐的發(fā)動機的草坪割草機，草坪割草機前部設(shè)有含倒鉤齒的進草桿；割草機中部兩側(cè)設(shè)有含轉(zhuǎn)動鉸鏈的假腳防護板；割草機后部設(shè)有含腳踏的推騎兩用輪；加設(shè)有消聲槽(含消聲管和水槽)；有利于喂草，配重，降噪，降溫，節(jié)能，環(huán)保，保墑和安全。
【背景技術(shù)】
[0002]草坪割草機被廣泛用于按人們的喜好所選擇的方式來割草。有些操作步行者喜歡和習慣用割草機時，在后半部的上扶手上使稍大的勁和有一種依靠和下壓的感覺，這就無形中增加了前輪的翹起懸空的可能；而割草機的設(shè)計亦應盡可能照顧使用者的舒適和方便。使用汽油發(fā)動機的割草機前翹還少一些，因發(fā)動機較重。但也有前翹特別是左前輪前翹的不良現(xiàn)象發(fā)生。對于電動割草機而言，由于電動機比發(fā)動機輕，而電動機中軸要帶動回轉(zhuǎn)直徑很大的割草刀，又不能太靠前安裝，因此電動割草機的前輪翹抬現(xiàn)象更為常見。再說，按照有關(guān)標準例如 GB4706.78-2005 ；IEC60335-2-77-2002 ;EN836_1997 等標準，特別是EN836/A3-2004/4.2.3.2.1?4.2.3.2.3.3，均有斜坡16.7度的規(guī)范要求。在整機前部加配重沙壺，安裝要改底盤，要加三孔位，還要加沙石，較麻煩。配重因較重，運輸成本也較高。
[0003]另外，實踐中割草時，由于割草機前部較窄，難以預知割幅，所以重復割和漏割即漏掉一長條草沒割的現(xiàn)象常有發(fā)生，還得去補割。另外，割草機前部的兩邊側(cè)的草，亦有被前輪壓倒而沒割到的。把借助計算機數(shù)值模擬刀片空氣動力噪聲分析用到割草機上是新技術(shù)。
[0004]消聲器被廣泛作為內(nèi)燃機特別是小型汽油發(fā)動機的消聲設(shè)備，安裝在汽缸蓋上排氣門口，來降低發(fā)動機運行過程的噪音。世界各國對各種行走車輛以及割草機的噪聲的極限值都有相關(guān)的規(guī)定，排氣消聲器就是這樣一個為減小排氣噪音而生的裝置。消聲器的性能評價主要有聲學性能，空氣動力性能及結(jié)構(gòu)性能等指標。內(nèi)燃機的相當部分屬脈動性低頻噪聲源，多采用抗性或阻抗復和性及微孔板消聲器。常見的內(nèi)燃機的消聲器尤其是用于小型汽油發(fā)動機的消聲器多是三腔式消聲器，消聲作用有限；且外部須有較大的防護外罩，但其本身卻沒有消聲作用。再則，其外殼溫升較高，發(fā)燙，影響安全。
[0005]假腳防護在標準STD.BSI EN 836-ENGL 1997 及 GB 4706.78-2005/IEC60335-2-77:2002均有相關(guān)要求。多數(shù)割草機的割草高度是有多擋可調(diào)的，這對操作步行者的腳的安全須按嚴格控制的安全規(guī)定。這通常是做假腳測試的。但假腳測試每天須測試測位較多，復蓋產(chǎn)品數(shù)量太少。以至于有已經(jīng)出貨的割草機，個別被人測出假腳安規(guī)不過，則全部影響割草機定單。改進的想法往往是讓割草刀抬高于底盤幾毫米。但是由于割刀是細長條的局部彎折過的薄鋼板，由于公差，形位公差及裝配累計誤差的原因，兩端的刀尖在大批實際生產(chǎn)中就很難保證不高不低在一個圓周平面上；萬一發(fā)生的事難避免，但也要確保萬臺無一出安全問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]—種用計算機數(shù)值輔助模擬空氣動力噪聲分析的方法，由其前部的含倒鉤齒的進草桿(6);割草機中部兩側(cè)設(shè)有的含轉(zhuǎn)動鉸鏈的假腳防護板(I);割草機后部設(shè)有的含腳踏的推騎兩用輪的腳踏輪(3)和腳踏(4)及騎座(5);以及消聲槽的消聲管(7)和水槽I (2)及水槽11(9)，配重架(10);扶手桿(8)，自走操縱把手(14)，起動操縱把手(15)，長桿螺栓
(13)所組成；所述的割草機中部兩側(cè)設(shè)有含轉(zhuǎn)動鉸鏈的假腳防護板(I)，由防護板(Ia)和轉(zhuǎn)動鉸鏈(Ib)及帶有燃氣燃料罐的發(fā)動機所組成；所述的防護板外形是象形的足形的即有兩頭略大的波浪形；所述的防護板是用邵氏硬度在65到95的材料制成；所述的割草機后部設(shè)有含腳踏的推騎兩用輪，是由可伸縮的扶手桿(8)，腳踏輪(3)，腳踏(4)，騎座(5)以及可拆卸和可轉(zhuǎn)動的支架所組成，所述的腳踏輪(3)的每邊各有一個腳踏，以及可拆卸和可轉(zhuǎn)動的支架均可調(diào)節(jié)長短，主要是用大管內(nèi)套小管的伸縮管的辦法來調(diào)節(jié)的；操縱把手，由通過上扶手上的安裝孔位的長桿螺栓(13)，穿過螺栓(13)的有軸套的自走操縱把手，及穿過螺栓(13)的有軸套的起動操縱把手所組成，所述的自走操縱把手和起動操縱把手均有與長桿螺栓(13)的桿徑相配的且配合間隙不大的軸套；且上扶手向上彎達與扶手桿85度的夾角；壓草輪(12)，其安裝位置是沿割草機的中軸線而對稱的；且所述的壓草輪的長度大于兩前輪的內(nèi)間距；集草箱的底部倒斜的即口部下沿高而箱體的后部的底面低；所述的進草桿￠)的桿體設(shè)有多個倒鉤齒，及在桿頭設(shè)有球體；所述的消聲槽含有消聲管(7)和水槽I (2)及水槽II (9);及設(shè)有轉(zhuǎn)動絞鏈(1a)的配重架(10);所述的消聲管(7)的下部彎管的下端與消聲器出口相接；所述的水槽I (2)其側(cè)面設(shè)有通孔(2c)，其底部設(shè)有放水口(2d);在割草機上帶有LPG燃氣燃料罐的發(fā)動機，是驅(qū)動割草機的；所述燃氣燃料罐，亦包含微型丙烷燃料罐(20)、燃料支架(21)、燃料扎帶(22)，所述微型丙烷燃料罐(20)的前部設(shè)有管螺紋(20a)，以便所述燃料由管接頭經(jīng)混氣控制器進入所述驅(qū)動割草機的四沖程發(fā)動機而工作，所述微型丙烷燃料罐(20)的前部還設(shè)有安全閥(20b)以便超過限額時溢出而起安全作用；所述微型丙烷燃料罐(20)的后部設(shè)有罐底座盤(20c)，且在所述罐底座盤(20c)上設(shè)有多個均等分布的底座孔(20d);所述燃料支架(21)上設(shè)有基架(21d)，所述基架(21d)的后部設(shè)有后檔板(21b)以便定位所述罐底座盤(20c)，所述基架(21d)的兩側(cè)分別設(shè)有半圓弧形支架(21c)，且在所述兩側(cè)分別設(shè)有的半圓弧形支架(21c)上左右各一地設(shè)有扎帶長方架(21a)以便串聯(lián)所述燃料扎帶(22)，所述燃料支架(21)上設(shè)有的其中一側(cè)的半圓弧形支架邊上設(shè)有支架安裝板(21g)，且在所述支架安裝板(21g)上設(shè)有安裝通孔(21e)和安裝通槽(21f)以便固定；所述燃料扎帶(22)的主體是編織帶，所述編織帶的一端與具有兩個長方孔(22a)的塑件縫紉在一起，所述編織帶的一段縫紉著有多個硬鉤的魔束帶(22b)，而所述編織帶的另一段則縫紉著柔軟絨布(22c)以便與所述有多個硬鉤的魔束帶(22b)相配；所述驅(qū)動割草機的四沖程發(fā)動機帶有微型丙烷燃料罐(20)躺在所述燃料支架(21)上，并由所述燃料扎帶(22)扎牢；所述一種用計算機數(shù)值輔助模擬空氣動力噪聲分析的方法的動力噪聲分析的割草機的發(fā)動機帶有微型丙烷燃料罐(20)的前部設(shè)有的管螺紋(20a)的螺紋是細牙以便密封連接；或所述帶有微型丙烷燃料罐(20)的前部設(shè)有的管螺紋(20a)的螺紋是3/4時以便密封連接；或所述的四沖程發(fā)動機帶有微型丙烷燃料罐(20)的前部設(shè)有的管螺紋(20a)的螺紋是經(jīng)熱處理后其硬度達27.5HRC以便密封連接；所述的四沖程發(fā)動機帶有微型丙烷燃料罐(20)的前部設(shè)有的管螺紋(20a)的螺紋是經(jīng)熱處理后其殘留奧氏體量的體積分數(shù)小于3%以便密封連接；所述的四沖程發(fā)動機帶有微型丙烷燃料罐(20)的前部設(shè)有的管螺紋(20a)的螺紋的端部設(shè)有橡膠密封圈以便密封連接；所述微型丙烷燃料罐(20)的后部設(shè)有的罐底座盤(20c)上設(shè)有六個均等分布的底座孔(20d)以便與所述燃料支架的基架(21d)的后部設(shè)有的后檔板(21b)定位；所述基架(21d)的兩側(cè)分別設(shè)有半圓弧形支架(21c)的主要內(nèi)輪廓曲線是壓力角處處相等的等角螺線亦稱為對數(shù)螺線的一段，以便震抖時亦有多點壓力角接近的包抱壓力；所述燃料支架(21)上的其中一側(cè)的半圓弧形支架邊上設(shè)有的支架安裝板(21g)上設(shè)有的安裝通孔(21e)內(nèi)設(shè)有螺紋以便省去一個固定用螺帽，且所述支架安裝板(21g)上設(shè)有的安裝通槽(21f)是彎曲的槽以便在某固定螺帽掉落時也能定位；所述燃料扎帶(22)的主體是30mm寬的編織帶，且所述編織帶的一段縫紉著有多個硬鉤的28mm寬的魔束帶(22b)，而所述編織帶的另一段則縫紉著29_寬的柔軟絨布以便與所述有多個硬鉤的魔束帶(22b)相配，用多個硬鉤的較窄的魔束帶(22b)亦為不傷痛手指；一種用計算機數(shù)值輔助模擬空氣動力噪聲分析的方法，其特征在于，對旋轉(zhuǎn)式單圓盤割草機空轉(zhuǎn)時刀片的空氣動力噪聲分析，用CFD(computat1nalfluid dynamics)模擬，其方法旨在借助計算機進行"數(shù)值實驗"，從理論角度重現(xiàn)物理過程；以求收與實驗相比數(shù)值模擬具有的成本低、數(shù)據(jù)易獲取、從理論角度對問題進行分析的優(yōu)點以及隨著計算機和模型的發(fā)展，計算周期不斷縮減，計算結(jié)果越來越精確之功效；對割草機的流場和湍流場進行可行性分析和數(shù)據(jù)分析，確定割草機的刀片和割草流道為聲源，對割草機的噪聲進行模擬，對于噪聲變化的趨勢的模擬盡量符合實際，力求噪音值與實驗誤差在10%左右；噪聲來源及渦流噪聲設(shè)為湍流邊界層內(nèi)流體作用于葉片及流體微團間相互作用產(chǎn)生以及渦流的脫離，連續(xù)譜隨機噪聲設(shè)為流動狀態(tài)的變化對出口流型調(diào)制及流出流體與外界氣體作用產(chǎn)生，旋轉(zhuǎn)噪聲設(shè)為刀片帶動的流體與定子及周圍流體作用產(chǎn)生，實驗數(shù)據(jù)與噪聲譜及顯示不同頻率區(qū)域的噪聲能有關(guān)，割草機刀片旋轉(zhuǎn)空氣動力學噪聲基頻計算公式:F = NZ/60，F(xiàn)為噪聲基頻，N為刀片轉(zhuǎn)速，Z為刀片個數(shù)；做進度流程:幾何模型建立，計算機模擬，與實驗結(jié)果對比，改變結(jié)構(gòu)進行模擬，根據(jù)模擬結(jié)果建立噪聲模型，實驗驗證；做法是從刀片幾何及風道幾何以及刀片轉(zhuǎn)速入手，建立風道及刀片CAD模型，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格ICEM生成，用FLUENT流體數(shù)據(jù)計算旋轉(zhuǎn)機械中流體計算MRF模型，考量變量速度場及壓力場以及湍動能，用LMS Virtual lab軟件，獲得噪聲譜，分析噪聲來源，取得噪音數(shù)據(jù)來降噪；穩(wěn)態(tài)試算參數(shù)設(shè)置:網(wǎng)格為4120000非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格以及動網(wǎng)格INTERFACE，湍流模型為RANS (K-EPSIL0N)，葉片轉(zhuǎn)速取3000轉(zhuǎn)/分，迭代步數(shù)取1000 ;試算結(jié)果有渦量圖、壓力云圖、速度矢量圖、三維流線圖、壓力等值面圖及平面流線圖，試算結(jié)果還有刀片CAD模型生成非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，得出重要計算結(jié)果是草坪割草機刀速在5700-7000轉(zhuǎn)/分時噪音低；所述一種用計算機數(shù)值輔助模擬空氣動力噪聲分析的方法的借助計算機數(shù)值模擬空氣動力噪聲分析的割草機其特征還在于其刀片轉(zhuǎn)速為每分鐘5701至6999轉(zhuǎn)。
[0007]不斷改進完善的所述的一種用計算機數(shù)值輔助模擬空氣動力噪聲分析的方法的借助計算機數(shù)值模擬空氣動力噪聲分析的割草機其特征在于其刀片轉(zhuǎn)速為每分鐘5900至6500轉(zhuǎn)。所述的一種用計算機數(shù)值輔助模擬空氣動力噪聲分析的方法的借助計算機數(shù)值模擬空氣動力噪聲分析的割草機其特征在于其刀片轉(zhuǎn)速為每分鐘6001至6299轉(zhuǎn)。
[0008]不斷改進完善的所述的一種用計算機數(shù)值輔助模擬空氣動力噪聲分析的方法的借助計算機數(shù)值模擬空氣動力噪聲分析的割草機其特征在于其刀片轉(zhuǎn)速為每分鐘6100至6200 轉(zhuǎn)。
[0009]不斷改進完善的所述的一種用計算機數(shù)值輔助模擬空氣動力噪聲