搜索ANSYS Fluent噪聲分析技巧及模型選擇準(zhǔn)則
2018-04-14 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
一、概述
ANSYS Fluent中的噪聲分析模塊,取決于可接受的時(shí)間成本和精度,可使用下列計(jì)算方法進(jìn)行仿真:
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Direct method(直接計(jì)算方法)
-
Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) solution by acoustic analogy model(聲學(xué)類比模型)
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Solution by broadband noise source models(寬頻噪聲源模型)
下文中將詳細(xì)介紹三種不同分析方法的特征及選用準(zhǔn)則。
二、解決方案
1. Direct Method(直接計(jì)算方法)
直接計(jì)算方法是指利用壓力脈動(dòng)作為噪聲源,直接以流場(chǎng)分析結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。因此可以獲取計(jì)算域中所有的壓力變化(傳播),比如聲音的反射、衍射以及折射。然而為了捕捉細(xì)小的壓力波動(dòng),要求噪聲源與接收者或測(cè)量點(diǎn)之間的空間內(nèi)網(wǎng)格足夠精細(xì)才能滿足計(jì)算要求。這導(dǎo)致了在所有方法中,直接計(jì)算方法所需的計(jì)算資源巨大,因?yàn)橥ǔＳ?jì)算噪聲時(shí)需要非定常及精細(xì)網(wǎng)格。
2. Acoustic Analogy Model(聲學(xué)類比模型)
只在噪聲源附近使用CFD求解壓力脈動(dòng),噪聲由噪聲源傳遞至接收者的傳播由波動(dòng)方程求解。不像直接計(jì)算方法,要求噪聲源附近使用非常精細(xì)的網(wǎng)格,當(dāng)接收者在遠(yuǎn)場(chǎng)處,與直接計(jì)算方法相比較,可以使用較少數(shù)量的網(wǎng)格就能進(jìn)行噪聲分析。同樣,接收者可以處于計(jì)算域的外邊就計(jì)算成本而言,同樣需要非定常計(jì)算但成本不像直接計(jì)算那樣高。因?yàn)檫@種方法只從聲源附近的數(shù)據(jù)計(jì)算噪聲,聲源與聲音接收者之間存在壁面的因素,因此不能解析聲音的反射等現(xiàn)象。
3. Solution by Broadband Noise Source Models(寬頻噪聲模型)
壓力脈動(dòng)只在聲源附近使用CFD求解,噪聲傳播至接收者的過程由波動(dòng)方程的分析解得到。這是一種有效的方法,建議從模型研究最初設(shè)計(jì)減少噪音。該種方法不適用于光譜分析,但是由于靜態(tài)計(jì)算時(shí)已采用了該種方法,因此計(jì)算成本是三者中最低的。
三、模型篩選準(zhǔn)則
分析方法的選擇取決于要求的分析結(jié)果,要求包括哪些物理現(xiàn)象。以上三種不同方法的特點(diǎn)歸納如下:
Direct method(直接方法):
-
要求光譜分析;
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考慮波動(dòng)方程,播的折射,衍射和反射。
Solution by acoustic analogy model(聲學(xué)類比模型):
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要求光譜分析;
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計(jì)算代價(jià)比直接方法低;
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可忽略聲源和接收者之間的反射。
Solution by broadband noise source models(寬頻噪聲模型):
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噪聲源足夠多;
-
計(jì)算資源較小。
因此,在進(jìn)行噪聲計(jì)算分析時(shí),需要根據(jù)所要求的結(jié)果及計(jì)算資源合理的選擇計(jì)算模型。
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