fluent 声学模型

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1、目录1.ANSYSFluent流噪声计算方法11.1.ComputationalAeroacoustics(CAA直接模拟)11.2.AcousticAnalogyModeling（声比拟模型）11.3.Broadband（宽频噪声模型）21.4.将CFD和指定的噪声计算代码耦合22.Fluent的声比拟模型（FW-H）的使用步骤3第-1-页1.ANSYSFluent流噪声计算方法对于气动噪声学科的挑战，许多气动噪声计算的方法已经被呈现出来，他们的适用性和所消耗的资源都不一样。AnsysFluent提供了四种方式来计算气动噪声：直接模拟方法、基

2、于声比拟的积分方法、使用宽频噪声源模型的方法以及将CFD和指定的噪声计算代码耦合。1.1.ComputationalAeroacoustics(CAA直接模拟)在这种方法中声音的产生和传播直接通过求解合适的流体动力学方程获得。声波的预测要求控制方程的时间精确解。进一步讲，在大多数直接模型的实际应用中，必须借助于能够模拟粘滞效应和湍流效应的控制方程，例如非稳态N-S方程，雷诺时均方程以及过DES和LES使用的过滤方程。直接模型需要高精度的求解方法，非常细密的计算网格以及声音无反射边界条件，所以计算代价大。当预测远场噪声（几百倍的机翼弦长处得噪声）

3、计算代价更大。当计算近场噪声，直接方法就变的可行，如舱室噪音。对于许多近场噪声的计算中，由于局部压力波动导致的噪声是可以通过fluent准确计算的。1.2.AcousticAnalogyModeling（声比拟模型）对于中场和近场噪声，fluent采用基于Ligthill的声比拟方法，它是直接模拟的一个很好的补充。在该方法中，近场流场从控制方程中获得，如非稳态的雷诺平均方程，过滤的DES和LES方程，然后把求解结果作为噪声源，通过求解波动方程得到解析解，这样就把流动求解过程从声学分析中分离出来。AnsysFluent采用基于FW-H的方程，FW

4、-H方程采用最通用的lighthill的噪声比拟方法，可以求解单极子、偶极子和四极子产生的噪声传播。AnsysFluent采用时域积分的方法（声压、噪声信号与时间相关），通过面积分计算指定位置的噪声。流场变量，如压力，速度时间精度的解的获得需要求解面积分。时间精度的解可以从非稳态雷诺平均方程，大涡模拟，或分离涡模型求解获得，可以捕捉精确的流动特征如涡脱落等现象。AnsysFluent中的噪声积分源面不仅可以放在不可穿透壁面上，也能放在内部可穿透面上，这样就可以考虑源面包围的四极子噪声的贡献。Ansysfluent中先进第-5-页的基于“可穿透面

5、积分”的FW-H模型可以很好解决高、亚速气动噪声问题。AnsysFluent中的FW-H噪声模型可以选择多个源面和接收位置，也可以保存噪声源数据，或在瞬态流动求解过程中同时执行噪声计算。声压信号可以快速傅里叶变换得到，结合AnsysFluent后处理获得全部声压标准（SPL）和能量谱范围下的噪声数据图。声比拟模型基于两步法：首先采用CFD方法在噪声源附近精确的计算瞬态流场，其次是从声源处到接收处噪声传播通过求解波动方程获得。1.1.Broadband（宽频噪声模型）在许多工程应用中的湍流，噪声没有明显的频段，声波能量连续分布在一个宽频段范围内按

6、频率连续分布，这就涉及到宽频噪声问题。在AnsysFluent的宽频噪声模型中，湍流参数通过雷诺时均方程求出，再用一定的半经验修正模型（如Proudman方程模型、边界层噪声源模型、线性Euler方程源项模型、Lilley方程源项模型）计算表面单元或体积单元的噪声功率。1.2.将CFD和指定的噪声计算代码耦合为了保存源数据，可以激活输出噪声源数据以ASD格式或者以CGNS的格式，或者两者都选。当做了选择，被选为源面的所有的面得相关的源数据都被写进指定文件。不用激活FW-H模型，可以输出声源数据用于sysnoise。需要定义源面为.index或.

7、asd可以用于sysnoise的格式。另外，如果想输出四极子源你可以选择流体域作为发射源，激活流体域为源项：对于不可穿透面的噪声源数据必须用CGNS的形式输出（virtuallab软件）而第-5-页不需要激活FW-H模型。1.Fluent的声比拟模型（FW-H）的使用步骤使用FW-H噪声模型计算噪声的流程包括两个步骤：第一步，在选择的源面上获得随时间变化的相关流场变量，如压力、速度和密度。第二步，用第一步中收集到的源数据来计算用户定义接收位置处的声压信号。在计算声压用FW-H积分求解时，Fluent用了一个所谓的“forward-timepro

8、jection”来考虑到发射时间（声音从源面发射出的时间）到接收时间（声音到达接收位置的时间）。forward-timeprojection方法能让你