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1 背景描述

雙圓柱是對(duì)飛機(jī)起落架或機(jī)翼、汽車后視鏡或立柱、機(jī)車受電弓等部件簡(jiǎn)化的一種氣動(dòng)噪聲研究模型。通常用來(lái)對(duì)氣動(dòng)聲學(xué)計(jì)算程序進(jìn)行校驗(yàn)。

2 技術(shù)難點(diǎn)

雙圓柱繞流噪聲計(jì)算的技術(shù)難點(diǎn)主要包括兩方面：

 （1）噪聲源的精確預(yù)測(cè)

氣動(dòng)噪聲源從非定常CFD流場(chǎng)結(jié)果采用聲類比方法計(jì)算得到。聲源預(yù)測(cè)的精度一方面高度依賴于流場(chǎng)結(jié)果的精度。但另一方面，流場(chǎng)網(wǎng)格和聲場(chǎng)網(wǎng)格的密度要求不一致，在通常情況下，流場(chǎng)網(wǎng)格比聲場(chǎng)網(wǎng)格要密得多。流場(chǎng)網(wǎng)格上的變量向聲場(chǎng)網(wǎng)格插值的過(guò)程中要求盡可能減少信息的丟失。Actran軟件采用積分方法，保證流場(chǎng)網(wǎng)格上信息完全插值到聲場(chǎng)網(wǎng)格上。

?（2）噪聲傳播的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)

傳統(tǒng)FW-H方法不能考慮傳播路徑中障礙物對(duì)噪聲傳播的影響，從而導(dǎo)致的氣動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果偏大。Actran軟件引入聲學(xué)有限元聲傳播計(jì)算方法，可充分考慮雙圓柱之間外形互相干涉對(duì)其噪聲傳播的影響。

3 案例介紹

雙圓柱繞流的流場(chǎng)和聲學(xué)試驗(yàn)在NASA的Langley試驗(yàn)中心的QFF開(kāi)式風(fēng)洞進(jìn)行。馬赫數(shù)為0.128，Re=1.66×105。試驗(yàn)中雙圓柱的長(zhǎng)度Lz=16D。整個(gè)坐標(biāo)體系以上游圓柱中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，A(-8.33D,27.815D)、B（9.11D,32.49D）、C（26.55D,27.815D）處為麥克風(fēng)測(cè)量位置。

非定常CFD計(jì)算采用LES湍流模型。非定常計(jì)算的時(shí)間步?t=2×〖10〗^(-5) s。聲學(xué)計(jì)算中，計(jì)算域主要分為聲源域和傳播域。聲場(chǎng)網(wǎng)格外表面設(shè)置為無(wú)限元，風(fēng)洞入口處設(shè)為模態(tài)管道邊界，這兩個(gè)邊界均起到模擬無(wú)反射邊界的作用。其余壁面設(shè)為全反射剛性壁面。

對(duì)比圓柱表面壓力PSD(功率譜密度)和空間上流線速度，計(jì)算值與試驗(yàn)比較一致。聲學(xué)計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值相比，峰值頻率相差8Hz,聲壓級(jí)幅值相差3dB以內(nèi)。

4 結(jié)論

在非定常CFD計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上采用Actran的聲類比方法來(lái)計(jì)算雙圓柱繞流的噪聲源，進(jìn)而采用其有限元聲傳播計(jì)算程序計(jì)算外部聲場(chǎng)，通過(guò)與試驗(yàn)中測(cè)得麥克風(fēng)的聲壓級(jí)進(jìn)行對(duì)比誤差小、精度高，Actran可用于預(yù)測(cè)模擬飛機(jī)起落架或機(jī)翼、汽車后視鏡或立柱、機(jī)車受電弓等復(fù)雜部件的繞流氣動(dòng)噪聲問(wèn)題，并為低噪聲設(shè)計(jì)提供優(yōu)化指導(dǎo)意見(jiàn)。