聆听声音|01 空调管气动噪声计算
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本案例演示利用Actran计算空调管路气动噪声。
注:案例来源于Actran官方培训。
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案例的流体部分采用Star CCM 进行计算,按时间点保持ccm文件。本算例仅演示Actran部分。
1 文件准备
包含网格文件及CFD计算结果文件。
其中CFD_ccm文件夹中保存的文件如下图所示。
流体计算区域与计算结果如下图所示。
注:气动声学计算是建立在流体计算的基础之上的。一般情况下,流体计算采用LES进行湍流模型(资源不足的话至少也要使用SRS,如Fluent中可以使用SBES或DDES等)。Actran需要利用流体计算结果进行声源信息提取,如果流体进行的是可压缩流动计算,则需要输出速度和密度信息;若进行的是不可压缩流动计算,则只需要输出速度信息即可。需要输出足够细密的时间点数据,时间点过于稀疏会影响到声学频率计算。
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2 Actran直接频响设置
- 利用菜单File → Set Working Directory
2.1 导入网格
- 选择菜单File → Import mesh… → BDF(Bulk Data File) 读取网格文件HVAC_mesh.bdf
- 弹出选项对话框,保持默认设置即可,点击OK按钮关闭
注:网格中包括2个3D部分,1个2D部分。其中3D网格为体声源网格及声传播区网格,2D网格为无限元网格面。
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- 右键选择模型树节点TOPOLOGY_HVAC_mesh.bdf 1,选择弹出菜单项Auto create domains 创建区域
创建完毕后,可以看到Domains节点下包括四个子节点:All_1、Infinite_Elements 7(无限元面)、Propagation9(声传播区域)、Sources8(体声源区域)。
注:声学网格不同于流体计算网格,通常要在流体计算网格外部包裹一层体网格区域用于声源计算。另外如果想要考虑远场接收器(接收器位于体网格外部),通常可以使用无限元网格面进行声辐射计算(类似于Lighthill声比拟)。
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2.2 导入材料
- 右键选择模型树节点Materials ,选择弹出菜单项Import Materials… ,在打开的文件选择对话框中选择example_air.dat
2.3 创建直接频响分析
- 右键选择模型树节点Analysis ,选择弹出菜单项Add Actran Analysis → Direct Frequency Response… 添加频响分析
- 在弹出对话框中如下图所示删除Frequencies下的项目
注:不删除的话在后面会报错,这里设置频率信息由CFD计算结果中提取。
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- 点击
Frequencies
右侧的
号,设置Format
为NFF,指定File
为freq.nff
注意:这里的freq.nff文件是由icfd计算生成的,目前文件夹中并不存在此文件。
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2.4 设置组件
1、添加流体区域
- 右键选择模型树节点Components ,点击弹出菜单项Add Component… → Acoustics → Finite Fluid
- 弹出的对话框中选择
Material
为example_air 1,选择Domains Assignation
为Propagation9及Sources8 ,如下图所示
注:本算例中,声源区与声传播区的介质均为空气。
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2、增加无限元区域
- 右键选择模型树节点Components ,点击弹出菜单项Add Component… → Acoustics → Infinite Fluid 添加无限元区域
3、增加Lighthill体声源
- 右键选择模型树节点Boundary Conditions,点击弹出菜单项Add BC… → Aero-acoustics → Lighthill Volume
- 弹出对话框中选择区域为Sources8,指定
BC Field
为File Field Data
- 弹出对话框中,如下图所示,指定
Result file
为freq.nff
注:这里的freq.nff必须与前面指定频率的地方所指定的文件freq.nff保持一致
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2.5 创建接收器
点创建完毕后如下图所示。
2.6 创建output map
- 右键选择模型树节点PostProcessing ,点击弹出菜单项Add Output Map
2.7 输出文件
- 右键选择模型树节点Direct Frequency Response 1,点击弹出菜单项Export an alysis(EDAT format)
- 弹出的对话框中保持默认设置,点击OK按钮保存文件duct.edat
3 ICFD设置
- 右键选择模型树节点Analysis ,选择弹出菜单项Add Utility Analysis → ICFD Analysis…
3.1 添加声源
- 右键选择模型树节点ICFD 2 ,点击弹出菜单项Add CAASOURCES component
注:这里的duct.edat文件必须与前面保存的文件名一致。time.nff为ICFD生成的文件。
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3.2 添加DFT转换
- 右键选择模型树节点ICFD 2 ,点击弹出菜单项Add DFT component
注:这里的time.nff与freq.nff文件名与前面的一致。
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3.3 输出ICFD文件
- 右键选择模型树节点ICFD 2,点击菜单项Export an alysis(EDAT format)输出文件icfd.edat
4 运行计算
- 进入右下角的Run 标签页,选择Analys为ICFD 2 ,点击按钮Run 进行计算
注:因为频响分析需要利用到ICFD的计算结果freq.nff,故先进行ICFD计算。
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ICFD计算完毕后,可以进行频响分析,如下图所示。
5 计算后处理
- 启动actranVI,通过菜单加载文件map.nff
- 利用菜单Utilities → PLTViewer 打开pltViewer,利用菜单File → Open PLT File打开文件夹下唯一的plt文件
随便选择一个点,如下图所示右键选择Fluid_P ,点击弹出菜单项Plot db_pressure可以查看该点的声压级分布。
可以得到该点处的声压级随频率的变化曲线(这里只显示1000Hz以下的图形)
- 右键选择模型树根节点,选择菜单项Add reverse set ,此时数据按照频率进行排序
- 鼠标右键选择频率100Hz下的Fluid_P,点击菜单项plot db_pressure
- 相同方式选择200、300、400、500Hz的声压曲线,如下图所示
- 选择右侧面板中的选项Polar ,可以查看不同频率下的声指向图,如下图所示
- 随便选择一个点,如下图所示编号为9的点,右键选中Fluid_P,点击弹出菜单项Convert to audio
- 弹出对话框中保持默认设置,点击OK按钮输出声音文件
声音听起来有点怪。
博士
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教师
探讨CFD职场生活,闲谈CFD里外
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