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计算气动声学(CAA)方法简介

7月前浏览11869

本文摘要(由AI生成):

计算气动声学(CAA)是对噪声的完整计算机模拟,包括通过CFD方法寻找流动声源,然后通过CAA方法计算噪声传播。CFD方法可以定位噪声源,甚至准确求出噪声源附近的噪声大小,但必须使用精准的湍流模型和高阶差分格式。气动噪声的模拟可以分为三个层次:仅用CFD软件进行气动噪声模拟,流场与声场耦合模拟,流体-结构-噪声耦合模拟。


计算气动声学(computational aeroacoustics,CAA),是对噪声的完整计算机模拟,它包括两方面的内容,即先通过计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法来寻找流动声源,然后通过CAA方法来计算噪声的传播。前者属于CFD流场模拟,后者则是声学模拟。

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利用CFD方法可以定位噪声源,甚至可以准确求出噪声源附近的噪声大小。因为声压比流体流动压强要小几个数量级,为了精确模拟,必须使用精准的湍流模型,同时使用高阶差分格式(三阶、四阶甚至更高阶),该过程在现有的声学软件(如STAR-CD、FLUENT等)中可以非常容易而且准确的获得。

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目前,气动噪声的模拟可以分为三个层次。

(1)仅用CFD软件进行气动噪声模拟

①利用定常模拟来确定噪声源
采用CFD方法模拟噪声源的位置和大小。例如,可采用计算量较小的RANS湍流模型的定常模拟来确定四极子噪声源的位置和大小,这种方法快速、简单,耗费资源少,易于实现,可较好地运用到对比设计中。此方法的缺点是不能定量的给出噪声声压的大小。

②利用非定常CFD模拟定量预测声压级
利用高级的湍流模型的非定常模拟,如大涡模型(LES)或退化的大涡模型(DES),可以精确地得出声源附近的压力脉动情况,再通过快速傅里叶(FFT)变换得到声压频域的结果。利用该方法,可定量得出噪声源附近监测点的噪声频率及其声压级。如果想求出远离噪声源的声压,需要将以上CFD结果输出到声学软件(比如Sysnoise、Actran等)来求远场的噪声声压。

(2)流场与声场耦合模拟
该方法是计算流体力学(CFD)和计算声学(CA)的耦合模拟,不仅可以计算出噪声源周围的频率和声压,还可以计算声音在空间的传播。该方法先进行CFD瞬态模拟,然后将流场结果输出到声学软件中计算声音的传播。

(3)流体-结构-噪声耦合模拟
如果噪声在传播过程中,涉及噪声从流体到固体,然后再到另外一种流体中的情况,例如一个通过房间内的通风管路,管路内的空气扰动导致了管路结构的振动,管路振动又产生了振动噪声,然后再通过空气传递给外界。对于这种现象的模拟可通过CFD软件(如FLUENT/STAR-CCM+)先对管路内流动进行非定常模拟,得出壁面的压强波动数据,并将其输出给结构计算软件进行振动计算,最后将此计算结果输给声学软件进行噪声的传播计算。



气动噪声
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首次发布时间:2020-03-30
最近编辑:7月前
龙老师Turbo
硕士 | 研发设计主任... 新时代仿真人
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未登录
1条评论
1年前
请问 (1)仅用CFD软件进行气动噪声模拟 ②利用非定常CFD模拟定量预测声压级中所说的如果想求出远离噪声源的声压中,需要将以上CFD结果输出到声学软件(比如Sysnoise、Actran等)来求远场的噪声声压。请问fluent和starccm不可以直接计算远场噪声吗,远场的定义是什么呢 ,多远是远场呢?谢谢。
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