該示例問題使用聲學單元和粘熱損失（比較邊界層阻抗[BLI]模型和低頻率[LRF]模型）來分析帶有四分之一波長諧振器的吸音裝飾板。

重點介紹了以下特性和功能：

• 三維聲學單元

• 法向表面速度

• 邊界層阻抗（BLI）模型

• 低頻率（LRF）模型

• 端口定義

• 吸收系數后處理

介紹

開發最小化噪聲的系統是一個持續的過程，因為噪聲是一個可能快速且不利地影響舒適性的因素。例如，在飛機機艙中，機身周圍的湍流邊界層是中高頻范圍（500-2000Hz）噪聲的主要來源。為了降低機艙內的聲壓級，一種有效的解決方案是由不同直徑和長度的管組成的四分之一波諧振器面板。共振板的吸收能力是四分之一波現象和粘熱損失綜合作用的結果。

這里提出的問題計算了示例諧振器面板的吸收系數。

問題描述

為了減少飛機機艙內的噪聲，可以將粘熱四分之一波諧振器面板放置在機艙內。諧振管的長度和直徑經過優化，以使感興趣的頻率范圍內的聲音吸收最大化。因此，本文描述的諧振器模型使用阻抗管方法進行了實驗和數值測試。

下圖顯示了本仿真中使用的諧振器模型的幾何結構：

該圖顯示了由不同直徑和長度的管組成的諧振器，從而優化了所有頻率的吸收：

每個管的半徑和長度由以下值定義：

建模

結構的三維模型在ANSYS DesignModeler中創建，并用FLUID220和FLUID221三維聲學單元進行網格劃分，壓力作為唯一的自由度（KEYOPT（2）=1）。

在阻抗管入口施加法向速度和無反射輻射邊界，模擬揚聲器實驗產生的聲音。

邊界層阻抗（BLI）和低頻率（LRF）模型相繼應用于諧振管，以分析粘性和熱效應。

所選擇的單元尺寸確保對于感興趣的最高頻率，每個波長至少有六個單元。

所有實體都被分組在一個單獨的部分中，用于實體接口處的節點連接。

材料屬性

用于所有主體的材料特性如下：

以下輸入定義了材料屬性：

邊界條件和加載

由于模型僅使用聲學單元，因此僅應用聲學邊界條件和載荷。

法線表面速度應用于外部。透明端口和輻射邊界也應用于同一面：

用于計算吸收系數的另一個端口定義在管道末端：

有兩種模型可用于模擬窄管中的粘熱損失：

• 在管面上定義了邊界層阻抗（BLI）模型，以說明粘熱效應：

• 通過TB，AFDM，，，CIRC材料模型為每根管子定義了一個低頻率（LRF）模型：

通常，LRF模型適用于截止頻率以下的層和管，BLI模型適用于與粘熱邊界層厚度相比較大的幾何結構。

分析和求解控制

以10 Hz的增量從1000 Hz到2000 Hz進行全諧波分析。聲載荷是階躍施加的（即，在頻率范圍內具有恒定的單位速度值）。

以下輸入設置了分析：

本分析使用稀疏求解器。

結果和討論

減音器的性能取決于它吸收的聲能。一個完美的諧振器在頻率范圍內具有1的恒定吸收系數，這意味著進入系統的所有噪聲都被吸收。

在后處理（PLAS，ALPHA）中繪制系統的吸收系數。

為了分析吸收系數，比較了邊界層阻抗（BLI）和低頻率（LRF）模型，如下圖所示：

兩種模型都給出了接近的結果。

結果表明（除了1000Hz的較低的初始吸收），該諧振器是有效的，因為在頻率范圍內吸收系數接近1。

建議

要進行涉及聲學粘熱模型的類似分析，請考慮以下建議：

• 通過調整網格單元大小以適應分析的頻率范圍，確保每個波長至少有六個單元用于感興趣的最高頻率。

• 選擇一種可用的粘熱模型：低降低頻率（LRF）模型適用于截止頻率以下的層和管，邊界層阻抗（BLI）模型應用于與粘熱邊界層厚度相比較大的幾何結構。

• 發出PLAS，ALPHA命令，對系統的吸收系數進行后處理。

參考文獻

Hannink, M. H. C., Wijnant, Y. H., de Boer, A. (2004). Optimised sound absorbing trim panels for the reduction of aircraft cabin noise. 11th International Congress on Sound and Vibration, St. Petersburg, Russia