人類對航空聲學感知的沉浸式音景

城市空中交通 (UAM) 是一種新興方法，可滿足郊區和城市環境中日益增長的航空運輸和運營需求。UAM 實施的目標是為周圍人口稠密地區的人員和貨物創建安全高效的交通系統。考慮到在后勤、國防和人道主義工作中的潛在應用，新一代飛機的開發正在進行中，以創建針對 UAM 任務優化的系統。新興的 UAM 飛機由電池供電，大部分是自主的，適用于商業和國防應用。

UAM 安全是運營商以及周圍民眾最關心的問題。由于與噪音污染增加相關的社區健康風險，聲學是城市環境中 UAM 平臺的一個重要考慮因素。UAM 噪聲暴露可能導致的不良健康狀況包括疲勞、心理聲學影響和耳鳴。在整個航空界，基于聲學的分析和先進的降噪技術被認為對于 UAM 實踐的可持續性至關重要。

超越無限

為了激勵更多公司開發和部署范圍廣泛的電動垂直起降 (eVTOL) 技術，美國空軍發起了 Agility Prime 計劃。該計劃旨在利用和加速商用功能，Infinity Labs抓住機會將領先的 Ansys 功能集成到下一代聲學分析框架中，以造福 UAM 社區。

根據 Infinity Labs 首席創新官兼聲學工作首席研究員 Nicholas Kuprowicz 博士的說法，“我最初的想法類似于谷歌地圖，你可以使用谷歌街景跳轉到地圖并在三個維度上環顧四周. 我想要飛機聲學的類似功能，您可以沉浸在虛擬/模擬環境中，隨時隨地聽到附近飛機飛行的聲音。”

Infinity Labs 成功展示了高保真建模和仿真功能，使人類能夠在虛擬空域環境中感知飛機聲學。該團隊利用Ansys Fluent和Ansys Sound等商用工具來建立能力，并驗證和驗證基于 eVTOL 機身和旋翼聲學的方法。Infinity Labs 已通過此功能直接支持政府研究和行業硬件開發，并且他們正在將其應用擴展到更廣泛的飛機類型和操作環境。該公司預計商業和國防應用將顯著增長，在這些應用中，人類對聲學的感知是飛機航線規劃的主要驅動力。

相信過程

基本過程在概念上很簡單：來自飛機運行計算流體動力學 (CFD) 模擬的壓力流場數據被輸入到可聽化方法中，該方法將壓力數據轉換為觀察者位置處可感知的聲音。

Infinity Labs 通過兩個不同的應用程序建立了流程，旨在驗證和驗證該功能。第一個應用涉及一個概念性的 eVTOL 機身和旋翼設計，在城市環境中模擬飛行操作。在這種情況下，他們使用了俄亥俄州超級計算機中心的計算資源，并使用聲音對 Fluent 和 Star-CCM+ 的模擬進行了比較和聽覺化。

第二個應用涉及專有轉子設計和測試硬件，并在消聲室中進行物理實驗。在第二種情況下，Ansys Cloud的計算資源直接與 Fluent 結合使用，并將仿真流場特性與高分辨率實驗流場數據進行比較。此外，還將 Sound 的模擬結果與多個接收器位置的測量聲譜進行了比較。  

耳鳴結果

CFD 模擬準確地捕獲了主要的流場物理，并且可聽化將壓力數據真實地轉換為可聽見的聲音。

“結果是驚人的。我真的對音頻的質量和清晰度感到驚訝，尤其是對于虛擬飛機設計。聽起來很真實，我記得一遍又一遍地播放那些最初的音頻結果——好像連續播放了 10 次。這個過程非常好，”Kuprowicz 博士說。

文章來源：ansys博客