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而且近场噪声主要由局部动压脉动组成时
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而且近场噪声主要由局部动压脉动组成时
发布日期:2024-06-21 15:17    点击次数:156

而且近场噪声主要由局部动压脉动组成时

气动声学仿真臆度触及学科止境广(如流膂力学、声学、臆度流膂力学、臆度声学等),仿真过程止境复杂。当今东谈主们建议了较多的臆度要领,这些要领在复杂性、适用性臆度资本方面齐存在较大的相反。

注:本文内容取自Fluent Theory Guide。

Fluent提供了三种臆度气动噪声的要领:径直法(Direct Method),羼杂要领( hybrid approach)以及宽带噪声源模子(broadband noise source models)。在羼杂要领中,Fluent又提供了两种要领:一种为Ffowcs  Williams及Hawkings积分要领[1],另一种为基于波动方程有限体积求解器的微分声传播要领。

1 径直法

该要领通过求解相应的流体能源学方程径直臆度声波的产生及传播过程。声波展望频繁需要对完了方程在技术维度进行精准的求解。此外,在使用径直法的大大宗实质应用中,必须遴荐纰漏模拟粘性和湍流效应的完了方程,如非定常NavierStokes方程(DNS)、RANS方程及SAS/DES/SDES/SBES和LES中使用的过滤方程。

径直法需要高精度的臆度模子,从声源到汲取器之间常常需要分辨止境精良的臆度网格,同期还需要遴荐声学无反射界限条款,因此径直法求解臆度止境贫乏,且臆度支出止境大。当需要展望远场噪声时其臆度资本变得令东谈主远而避之。当汲取器处于近场(举例舱内噪声)时,不错遴荐径直法进行臆度。在好多触及近场声的情况下,噪声主如若由局部压力脉动引起的,这种压力不错以合理的资本和精度进行展望。

由于该要领径直求解声波的传播,因此频繁需要求解完了方程的可压缩情势(举例,可压缩RANS方程、LES滤波方程的可压缩情势)。唯有在低流速和亚音速的情况下,而且近场噪声主要由局部动压脉动组成时,才不错使用不可压缩流动模子。但是不可压缩的解决睬导致无法模拟共振及回声自得。

2 FW-H积分要领

关于中远场噪声的展望,基于Lighthill声类比要领[2]为径直要领提供了可行的替代决策。在该要领中, 首页-科昌安香精有限公司从稳健的完了方程(如非定常RANS方程、SAS/DES/SDES/SBES或LES)赢得的近场流动借助于波动方程的想法导出的积领悟来展望声场。声学类比基本上将声息的传播过程与其产生过程分离开来, 广西桂林市佳航进出口贸易有限公司使东谈主们纰漏将流动的求解过程与声学分析分别解决。

FLUENT提供了一种基于Ffowcs Williams and  Hawking(FW-H)公式的要领[3]。FW-H公式遴荐莱特希尔声学类比的最一般情势,莆田市中福贸易有限公司而且纰漏展望由等效声源产生的声息。FLUENT遴荐时域积分公式,通过臆度相应的名义积分,径直臆度指定汲取器位置的声压或声信号的时程。

在臆度名义积分时,需要先赢得流场变量(如压力、速率重量和源(辐照)名义密度)的精准解。技术精准解不错从非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方程、大涡模拟(LES)或SAS/DES/SDES/SBES(视情况而定)中赢得,以适执头的流动和您念念要捕捉的特征(举例,旋涡零星)。声源面不仅不错遗弃在壁面上,还不错遗弃在里面面上,这使得该模子不错商量声源面包围的四极子的孝敬,男鞋不错用于展望宽带噪声和曲调噪声,这取决于所商量的流动(噪声源)的性质、遴荐的湍流模子以及在流动臆度中所求解的流动技术动作。

Fluent中的FW-H声学模子允许取舍多个声源面和汲取器。汲取器不错是固定的,也不错指定的恒定速率畅通。该模子还允许保存声源数据以备翌日使用,或在瞬态流动臆度进行时同期实行“动态”声学臆度,或两者兼容并蓄。赢得的声压信号不错使用快速傅立叶变换(FFT)及讨论的后解决功能来臆度和绘图诸如总声压级(SPL)和功率谱等声学变量。

FW-H积分要领的一个首要局限性是其只适用于展望声波在解放空间中的传播。因此,诚然该模子不错合理地用于展望由外部空气能源学流动(如大地车辆和飞机周围的流动)引起的远场噪声,但不成用于展望管谈或墙壁等阻塞空间内的噪声传播。

3 基于波动方程的羼杂要领

这种羼杂模拟要领(Method Based on Wave Equation)用于模拟低马赫数气流的气动声学,其中声源的臆度遴荐不可压缩流模子,而声源的传播则遴荐波动方程。愚弄Ewert和Schroeder的声学扰动方程,在等密度流动假定下,导出了Fluent中杀青的声波方程。这种模子的主要优点包括:

与仅能用于模拟灵通空间中的声传播的FW-H积分求解器相比,其适用鸿沟更广羼杂气动声学仿真职责进程通俗便捷,不需要通过磁盘文献在不同软件模块之间进行数据交换,也无需在不同的网格上插入声源4 宽带噪声源模子

在触及湍流的好多实质应用中,噪声莫得任何较着的曲调,而且声能在很宽的频率鸿沟内相连漫步。在那些触及宽带噪声的情况下,不错愚弄RANS方程臆度出的统计湍流量,集结半提醒讨论性和Lighthill的声学比较,为宽带噪声的开首提供一些启示。

Fluent提供了几种这么的声源模子,使用户纰漏量化流动产生的总声功率的局部孝敬(单元名义积或体积)。

纰漏使用的声源模子包括:

Proudman's modeljet noise source modelboundary layer noise source modelsource terms in the linearized Euler equationssource terms in Lilley's equation

商量到东谈主们最终会念念采用一些措施来收缩所涉气流产生的噪声,因此不错使用源模子对噪声源进行有效的会诊,以细则哪些部分的流动主要负责噪声的产生。但是要负责这些声源模子无法展望汲取器的声息。与径直法和FW-H积分法不同,宽带噪声源模子不需要任何流体能源学方程的瞬态解,源模子所需要的参数齐不错从RANS模子臆度效果中获取(如平均速率场、湍流动能和耗散率等),因此使用宽带噪声源模子所需的臆度资源最少。

参考尊府[1]

R. Ewert and W. Schroeder. Acoustic perturbation equations based on flow decomposition via source filtering. Journal of Computational Physics. Volume 188, Issue 2. 365–398. 2003.

[2]

M. J. Lighthill. On Sound Generated Aerodynamically. Proc. Roy. Soc. London. A211564–587. 1952.

[3]

J. E. Ffowcs-Williams and D. L. Hawkings. Sound Generation by Turbulence and Surfaces in Arbitrary Motion. Proc. Roy. Soc. London. A264. 321–342. 1969.男鞋

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