探索一条CFDer自学Actran气动与振动噪声联合仿真学习路线
- 作者优秀
- 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
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本文摘要(由ai生成):
这篇文章是仿真秀专栏作者-JKS的原创文章,主要介绍了他的新课程《基于 Fluent 和 Actran 气动/振动噪声仿真应用》。此课程共 4 讲,结合多年的工程仿真经验,详细介绍和讲解了网格划分、流场计算、声学计算及后处理过程。文章还介绍了气动噪声的求解理论和流程,并通过案例分析进行了详细的解释。
导读:大家好,我是仿真秀专栏作者-JKS。我的研究方向为声学,包含气动噪声,振动噪声,旋转机械噪声,精通Actran icem Fluent Ansys apdl等仿真软件,精通cfdpost tecplot等后处理软件,能熟练使用origin matlab作图,项目经验丰富。先前我在仿真秀平台组织过线上讲座《飞行器气动声学仿真案例应用》,感兴趣的朋友可以去回看。欢迎关注我的仿真秀专栏。
近日,我原创首发的视频教程《基于Fluent和Actran气动/振动噪声仿真应用》终于在仿真秀官网和APP上架了。这门课程运用ICEM、Fluent以及Actran等多款仿真软件,详细介绍和讲解了网格划分、流场计算,声学计算及后处理过程,结合多年的工程仿真经验,探索一条CFDer学习者自学噪声仿真与应用的学习路线。本课程共4讲,每一讲都有干货,学会后一通百通,可以实现任意模型的声学仿真。
一、什么是气动噪声
学术上的定义是:气动噪声是由于气流作用直接产生的振幅和频率杂乱、统计上无规则的声音。其实气动噪声不仅仅局限于气流所产生,更为广泛的定义是由流体流动所产生,流体在流动过程中,遇到障碍物,产生了涡脱落及涡分离,产生涡脱落和涡分离的区域,其压力波动明显高于普通区域,由此导致了噪声的产生,当前气动噪声仿真大多基于大涡模拟来实现流场计算,再进行噪声仿真。二、气动噪声求解理论
作为目前精度较高的湍流数值模拟方法大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES),其基本思想是能量在流场-大涡-小涡之间传递,最后被耗散,根据上述思想,LES的数值解法应运而生。Navier和Stokes最早提出不可压缩的流动应满足下述方程:![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1711990813688_u4gg0f.jpg?imageView2/0)
其中ν=μ/ρ表示动力粘度,ρ表示流体密度,t为时间,
直角坐标分量,
为流体的速度在
方向上的分量,p为压力。直接求解N-S方程较为困难,于是LES引入了滤波函数,LES采用滤波函数将大涡和小涡分开处理,其中大尺度涡作为可解量直接求解,不可解量的小尺度涡通过亚格子尺度模型与大尺度涡建立联系来模拟。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1711990810544_8y8myx.jpg?imageView2/0)
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式中
为亚格子应力张量,其定义如下:![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1711990804341_tmrps0.jpg?imageView2/0)
滤波后N-S方程缺少条件,无法继续求解,LES通过引入亚格子粘性系数νsgs和大尺度应变率张量来解决,通过下述公式得到亚格子应力张量。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1711990811117_zr2z1d.jpg?imageView2/0)
求解气动噪声时,其依据为Lighthill[45]声类比理论,具体方程如下:![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1711990808499_tdeneh.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1711990813933_ur7s6e.jpg?imageView2/0)
直接求解上式比较困难,经过几十年的探索与研究,Oberai等人[46][47]通过进一步的研究,推导出了Lighthill声类比的变分形式,形式如下:![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1711990804593_sglack.jpg?imageView2/0)
(1)对计算模型外/内流场流动进行求解,待流动稳定后,根据声学计算频率的要求,保存相应时间段内的瞬态流场信息,作为声场求解的声源项。(2)划分声场网格,在流场网格的基础上,添加椭圆形声学外包络面,包裹住流场计算域,对整个模型分区域划分网格。(3)求解声场,运用Actran软件中的iCFD模块对瞬态流场信息进行转换,得到频域下的声源信息,将其作为输入,求解气动噪声。三、气动噪声求解案例
2、流场仿真-运用Fluent计算模型内流场,并保存声学计算所需数据四、气动与振动噪声仿真
为了帮助学习者掌握气动/振动噪声仿真方法,我在仿真秀官网原创视频课的《基于Fluent和Actran气动/振动噪声仿真应用:学会不同模型气动噪声及振动噪声联合仿真》旨在帮助学习者实现具备噪声仿真的专业能力。
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