風(fēng)扇仿真的案例
STAR-CCM+在風(fēng)扇仿真中PQ與MRF域方法對(duì)比
胡忠輝,邢英金,程清波,梁正偉.STAR-CCM+在風(fēng)扇仿真中PQ與MRF域方法對(duì)比[J].汽車實(shí)用技術(shù),2018,0(23):157-158
摘 要：
對(duì)某SUV 中擬搭載的風(fēng)扇，使用STAR-CCM+中PQ 和MRF 域方法對(duì)風(fēng)扇單體進(jìn)行仿真。將該風(fēng)扇在單體風(fēng)洞中進(jìn)行測(cè)試，獲取風(fēng)扇單體流量和靜壓數(shù)據(jù)，并在整車仿真中對(duì)比風(fēng)扇周圍流線。結(jié)果表明：風(fēng)扇單體仿真與試驗(yàn)對(duì)比，PQ比MRF 域方法結(jié)果更接近試驗(yàn)值；在整車60kph 工況仿真中，PQ 方法流體通過(guò)風(fēng)扇后呈水平流動(dòng)。
1 概述
目前，在風(fēng)扇仿真中多使用MRF 域方法，由于扇葉模型的復(fù)雜性及網(wǎng)格處理精度問(wèn)題，某些工況仿真準(zhǔn)確性降低；PQ 方法簡(jiǎn)化了風(fēng)扇模型，通過(guò)模擬壓升來(lái)代替扇葉作用，減少由于扇葉精度低對(duì)仿真結(jié)果的影響。本文將風(fēng)扇PQ 與MRF 域仿真結(jié)果和單體試驗(yàn)對(duì)比，研究?jī)煞N方法的仿真精度，為整車開(kāi)發(fā)初期機(jī)艙熱管理CFD 分析提供更準(zhǔn)確的計(jì)算模型。
2 模型建立與數(shù)值計(jì)算
2.1 幾何模型
散熱器風(fēng)扇由扇葉、框架、電機(jī)等組成，該風(fēng)扇直徑為440mm，7 扇葉，導(dǎo)入STAR-CCM+中進(jìn)行處理，分別建立風(fēng)扇單體風(fēng)洞模型和整車模型。
2.2 仿真方法
2.2.1 PQ 方法
通過(guò)在STAR-CCM+中建立Fan-interface 面，零厚度且可為通過(guò)此面流體提供壓升的模型，此面保留風(fēng)扇中心電機(jī)部分，如圖1，之后在其屬性設(shè)置中賦入風(fēng)扇單體性能試驗(yàn)測(cè)得的風(fēng)扇PQ曲線。
展開(kāi) （轉(zhuǎn)帖）VL風(fēng)扇噪聲計(jì)算（FLUENT與VL聯(lián)合仿真詳細(xì)步驟）
Z-Wing大師從最簡(jiǎn)單的幾何建模開(kāi)始，然后CFD計(jì)算，最后到數(shù)據(jù)導(dǎo)入VL進(jìn)行風(fēng)扇噪聲計(jì)算這樣一個(gè)完整流程，整個(gè)教程長(zhǎng)達(dá)236頁(yè)！！！大家可以一步步按照Z(yǔ)-Wing大師的講解，使用Fluent與VL，完成風(fēng)扇噪聲仿真的全過(guò)程！！！相信這樣的資料大家一定會(huì)收藏！！！
教程下載地址：http://www.kuaipan.cn/file/id_4630314047506294.htm
教程從風(fēng)扇幾何建模、流體域建模開(kāi)始講起，讀者完全可以依照這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)計(jì)算。另外，Z-Wing大師由于使用的是Gambit，部分讀者用其它的前處理軟件（例如HyperMesh、ICEM、ANSA、ANSYS Workbench等），只要按照Z(yǔ)-Wing大師的思路去操作就可以了。如果大家不想在幾何建模上花時(shí)間，下面有Z-Wing大師提供的風(fēng)扇噪聲STP模型文件，讀者只要用軟件打開(kāi)就可以了。
模型下載地址：http://www.kuaipan.cn/file/id_4630314047506296.htm
Z-Wing大師教程截圖：
http://pan.baidu.com/s/1pJpDBlh
展開(kāi) CFD專欄丨基于LBM算法的風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲仿真實(shí)例
風(fēng)扇的氣動(dòng)噪聲
在工業(yè)設(shè)備行業(yè)，最大噪音值受法規(guī)限制。在很多使用風(fēng)扇冷卻的設(shè)備上，風(fēng)扇噪聲通常是這些設(shè)備工作噪聲的最大貢獻(xiàn)量。而在家電民用行業(yè)，例如空調(diào)、空氣凈化器、油煙機(jī)等，其噪音大小直接關(guān)系到用戶的體驗(yàn)感受，而這些設(shè)備中風(fēng)扇噪聲都有很大的貢獻(xiàn)量。
噪音測(cè)試目前是一種比較成熟、且高效的獲取風(fēng)扇噪聲的方法。但是通過(guò)噪聲測(cè)試我們能獲取的只有當(dāng)前設(shè)備的噪聲水平、以及頻譜中的階次特征，它并不能告訴我們?cè)肼暜a(chǎn)生的機(jī)理，以及優(yōu)化噪聲的方向。同時(shí)，對(duì)于大型、復(fù)雜的風(fēng)機(jī)葉片，模具或測(cè)試模型的制作成本也較高。加工、安裝的誤差或不確定性，也難以評(píng)估。
風(fēng)扇噪聲測(cè)試
風(fēng)扇流場(chǎng)CFD仿真
計(jì)算氣動(dòng)聲學(xué) (Computational AeroAcoustics，CAA) 是研究由湍流產(chǎn)生噪聲的問(wèn)題，常見(jiàn)的比如風(fēng)扇噪聲，空調(diào)噪聲，通風(fēng)噪聲等。為了求解湍流中小尺度的特征，需要高精度的空間和時(shí)間上的解算方法。在數(shù)值上我們既要滿足足夠高的采樣頻率，也要滿足足夠小的空間解析率，同時(shí)要考慮到實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中效率問(wèn)題，因此對(duì)于氣動(dòng)噪聲的仿真一直是業(yè)內(nèi)難題。
展開(kāi) VL風(fēng)扇噪聲計(jì)算（FLUENT與VL聯(lián)合仿真詳細(xì)步驟）
從最簡(jiǎn)單的幾何建模開(kāi)始，然后CFD計(jì)算，最后到數(shù)據(jù)導(dǎo)入VL進(jìn)行風(fēng)扇噪聲計(jì)算這樣一個(gè)完整流程，整個(gè)教程長(zhǎng)達(dá)236頁(yè)！！！大家可以一步步按照講解，使用Fluent與VL，完成風(fēng)扇噪聲仿真的全過(guò)程！！！相信這樣的資料大家一定會(huì)收藏！！！
教程從風(fēng)扇幾何建模、流體域建模開(kāi)始講起，讀者完全可以依照這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)計(jì)算。另外，由于使用的是Gambit，部分讀者用其它的前處理軟件（例如HyperMesh、ICEM、ANSA、ANSYS Workbench等），只要按照教程思路去操作就可以了。
模型：
fanblade.rar
教程：
Fluent - LMS Virtual-20120825-01-1.pdf
Fluent - LMS Virtual-20120825-01-2.pdf
Fluent - LMS Virtual-20120825-02-1.pdf
Fluent - LMS Virtual-20120825-02-2.pdf
Fluent - LMS Virtual-20120825-03.pdf
展開(kāi) 
【轉(zhuǎn)帖】VL風(fēng)扇噪聲計(jì)算（FLUENT與VL聯(lián)合仿真詳細(xì)步驟）
Z-Wing大師從最簡(jiǎn)單的幾何建模開(kāi)始，然后CFD計(jì)算，最后到數(shù)據(jù)導(dǎo)入VL進(jìn)行風(fēng)扇噪聲計(jì)算這樣一個(gè)完整流程，整個(gè)教程長(zhǎng)達(dá)236頁(yè)！！！大家可以一步步按照Z(yǔ)-Wing大師的講解，使用Fluent與VL，完成風(fēng)扇噪聲仿真的全過(guò)程！！！相信這樣的資料大家一定會(huì)收藏！！！
教程下載地址：http://www.kuaipan.cn/file/id_4630314047506294.htm
教程從風(fēng)扇幾何建模、流體域建模開(kāi)始講起，讀者完全可以依照這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)計(jì)算。另外，Z-Wing大師由于使用的是Gambit，部分讀者用其它的前處理軟件（例如HyperMesh、ICEM、ANSA、ANSYS Workbench等），只要按照Z(yǔ)-Wing大師的思路去操作就可以了。如果大家不想在幾何建模上花時(shí)間，下面有Z-Wing大師提供的風(fēng)扇噪聲STP模型文件，讀者只要用軟件打開(kāi)就可以了。
模型下載地址：http://www.kuaipan.cn/file/id_4630314047506296.htm
Z-Wing大師教程截圖：
展開(kāi) （轉(zhuǎn)帖）VL風(fēng)扇噪聲計(jì)算（FLUENT與VL聯(lián)合仿真詳細(xì)步驟）
Z-Wing大師從最簡(jiǎn)單的幾何建模開(kāi)始，然后CFD計(jì)算，最后到數(shù)據(jù)導(dǎo)入VL進(jìn)行風(fēng)扇噪聲計(jì)算這樣一個(gè)完整流程，整個(gè)教程長(zhǎng)達(dá)236頁(yè)！！！大家可以一步步按照Z(yǔ)-Wing大師的講解，使用Fluent與VL，完成風(fēng)扇噪聲仿真的全過(guò)程！！！相信這樣的資料大家一定會(huì)收藏！！！
教程下載地址：http://www.kuaipan.cn/file/id_4630314047506294.htm
教程從風(fēng)扇幾何建模、流體域建模開(kāi)始講起，讀者完全可以依照這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)計(jì)算。另外，Z-Wing大師由于使用的是Gambit，部分讀者用其它的前處理軟件（例如HyperMesh、ICEM、ANSA、ANSYS Workbench等），只要按照Z(yǔ)-Wing大師的思路去操作就可以了。如果大家不想在幾何建模上花時(shí)間，下面有Z-Wing大師提供的風(fēng)扇噪聲STP模型文件，讀者只要用軟件打開(kāi)就可以了。
模型下載地址：http://www.kuaipan.cn/file/id_4630314047506296.htm
Z-Wing大師教程截圖：
展開(kāi) 航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇噪聲仿真
下圖列出了NASA研究中的若干降噪方案，分別為使用斜向上的短艙入口設(shè)計(jì)（使噪聲向天空輻射而不是地面）、主動(dòng)噪聲控制技術(shù)、聲襯（被動(dòng)控制）、前掠風(fēng)扇葉片、彎掠出口導(dǎo)葉。其中葉片的彎掠技術(shù)可以降低轉(zhuǎn)靜干涉而使噪聲降低，且無(wú)需增加額外的裝置，深受各大航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商青睞。
盡管NASA做了很多實(shí)驗(yàn)研究，但在設(shè)計(jì)流程中，風(fēng)扇噪聲的優(yōu)化迭代還是要靠仿真軟件。針對(duì)風(fēng)扇噪聲仿真對(duì)標(biāo)這個(gè)細(xì)分課題，NASA也有專門的研究。其中較為著名的就是NASA主導(dǎo)，普惠、GE和霍尼韋爾分別參與的靜音風(fēng)扇研究項(xiàng)目。NASA做了一系列實(shí)驗(yàn)，并把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)公布與眾，引誘眾多軟件廠商前來(lái)對(duì)標(biāo)。
作為氣動(dòng)噪聲仿真領(lǐng)域的扛把子，PowerFLOW怎會(huì)錯(cuò)過(guò)這樣的機(jī)會(huì)。于是針對(duì)NASA SDT（NASA/GE Source Diagnostic Test）項(xiàng)目，PowerFLOW進(jìn)行了一系列仿真計(jì)算，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于AIAA。本文展示了其中一部分研究成果，即針對(duì)三種不同的出口導(dǎo)葉方案（基本型、低葉片數(shù)方案、后掠的低噪聲方案）進(jìn)行了研究分析。
下圖分別展示了三個(gè)不同方案下，仿真和實(shí)驗(yàn)得到的沿短艙外側(cè)、平行于短艙軸線不同位置處的總聲壓級(jí)的對(duì)比。可以看到，PowerFLOW預(yù)測(cè)的噪聲指向性分布與實(shí)驗(yàn)基本一致，且絕對(duì)值的差異均在2.5dB之內(nèi)。
如果進(jìn)一步的比較方案效果的話，結(jié)果更令人驚訝，PowerFLOW預(yù)測(cè)的低噪聲方案和低葉片數(shù)方案相對(duì)于基準(zhǔn)方案的降噪效果與實(shí)驗(yàn)的差異基本保持在1dB之內(nèi)，如下圖所示。
而在本次仿真中，還觀測(cè)到了一個(gè)非常有趣的現(xiàn)象。我們知道，雖然風(fēng)扇的各個(gè)葉片在設(shè)計(jì)時(shí)遵從了相同的安裝角，但由于加工和裝配誤差，每個(gè)葉片的實(shí)際安裝角會(huì)略有不同。而這種裝配誤差卻可能會(huì)減弱轉(zhuǎn)靜干涉引起的諧頻噪聲。工程上也有人專門對(duì)安裝角進(jìn)行一定的周向變動(dòng)，形成“錯(cuò)頻效應(yīng)”來(lái)降低諧頻噪聲。
展開(kāi) 基于STAR-CCM+軸流風(fēng)葉 風(fēng)扇仿真分析 噪音優(yōu)化
特別是在軸流風(fēng)扇形狀對(duì)噪音抑制方面需要進(jìn)行更深入研究。目前，軸流風(fēng)葉的設(shè)計(jì)主要基于實(shí)驗(yàn)和CFD 技術(shù)，隨著CFD 技術(shù)的成熟和普及，CFD 技術(shù)成為空調(diào)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要手段。本文利用CFD 技術(shù)對(duì)不同風(fēng)葉表面形狀和不同葉片外緣翹曲度的空調(diào)軸流風(fēng)葉方案進(jìn)行仿真分析，然后選擇最優(yōu)方案制作模卡，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，從而驗(yàn)證CFD仿真結(jié)果。
02
計(jì)算模型
本文以某空調(diào)室外機(jī)軸流風(fēng)扇為研究對(duì)象，對(duì)軸流風(fēng)扇結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，提高風(fēng)扇風(fēng)量同時(shí)降低風(fēng)扇氣動(dòng)噪音。風(fēng)扇氣動(dòng)噪音是空調(diào)外機(jī)噪音的一個(gè)主要來(lái)源，目前為了降低風(fēng)葉氣動(dòng)噪音，風(fēng)葉外形在逐步進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，例如風(fēng)葉邊緣做成鋸齒狀，風(fēng)葉端面打孔，葉片增加“蜻蜓痣”等方法，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明仿生設(shè)計(jì)可以降低風(fēng)葉的氣動(dòng)噪音。本文對(duì)風(fēng)葉外形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，研討風(fēng)葉外形與噪音的關(guān)系。
為節(jié)省計(jì)算時(shí)間，CFD 模擬僅對(duì)風(fēng)扇模型進(jìn)行分析，研討風(fēng)扇性能。優(yōu)化前風(fēng)葉幾何參數(shù)如表1所示。模型如圖1-3 所示，風(fēng)葉前后端的圓管長(zhǎng)度大于10 倍風(fēng)扇外徑，這主要是為了風(fēng)葉進(jìn)出口端湍流能夠達(dá)到充分發(fā)展階段，模型兩端進(jìn)出口為壓力邊界條件。
展開(kāi) 風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲仿真分享
01
前言
風(fēng)扇/風(fēng)機(jī)作為一種通用的流體機(jī)械，其廣泛應(yīng)用于家電、軍工、車輛等領(lǐng)域。
風(fēng)扇在運(yùn)轉(zhuǎn)中，旋轉(zhuǎn)的葉片與周圍的流場(chǎng)以及靜止部件（蝸殼、格柵等）都存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其流場(chǎng)表現(xiàn)出明顯的非定常特性。這種非定常特性不但影響風(fēng)扇的氣動(dòng)性能，也會(huì)產(chǎn)生明顯的氣動(dòng)/流致噪聲。
隨著近些年來(lái)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)居住、辦公、駕乘等環(huán)境的舒適度要求越來(lái)越高。風(fēng)扇的氣動(dòng)/流致噪聲，在家用空調(diào)的內(nèi)外掛機(jī)、空氣凈化器、吸塵器、吸油煙機(jī)、汽車空調(diào)等的噪聲中均占據(jù)了主要的組成部分。
各相關(guān)企業(yè)的研發(fā)人員，對(duì)于研究、預(yù)測(cè)、降低風(fēng)扇的氣動(dòng)/流致噪聲可謂傷透了腦筋。某國(guó)外家電大牌的吸塵器等產(chǎn)品動(dòng)輒大幾千元，其主打的產(chǎn)品特點(diǎn)就是“靜音”。
對(duì)于風(fēng)扇氣動(dòng)/流致噪聲的預(yù)測(cè)，或者說(shuō)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用氣動(dòng)/流致噪聲的仿真分析，一直都存在痛點(diǎn)/難點(diǎn)。
展開(kāi) 技術(shù)分享︱多重參考系模型在風(fēng)扇通風(fēng)仿真中的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)：精度與效率的工程平衡
auth_key=1774799999-0-0-1e8006fe8da7aace4f84623d06f672c3" alt="矩陣版頭.gif"></p><h2><strong>引言</strong></h2><p> 在廠房通風(fēng)、數(shù)據(jù)中心散熱等封閉空間的流體力學(xué)仿真中，<strong style="color: rgb(5, 76, 143);">旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇對(duì)全流場(chǎng)流速分布的驅(qū)動(dòng)作用</strong>是計(jì)算的核心。傳統(tǒng)的仿真工作流通常依賴人工進(jìn)行幾何處理、網(wǎng)格劃分與求解器設(shè)置，難以滿足海量工況的快速評(píng)估需求。</p><p> 為解決這一痛點(diǎn)，神工坊<sup>?</sup>技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一套基于 HPC 集群的SimForge?仿真應(yīng)用平臺(tái)。該平臺(tái)將底層復(fù)雜的網(wǎng)格拓?fù)渑c物理模型封裝，實(shí)現(xiàn)了從參數(shù)輸入到結(jié)果輸出的全自動(dòng)化。在構(gòu)建該平臺(tái)的核心求解邏輯時(shí)<strong style="color: rgb(5, 76, 143);">，如何在“計(jì)算精度”與“求解效率”之間取得最佳平衡，是算法選型的關(guān)鍵。</strong></p><h2><strong>01 MRF模型選型論證</strong></h2><p><br></p><p class="ql-align-center"><img referrerpolicy="no-referrer" crossorigin="anonymous" data-referrer-policy-set="true" src="https://bexp.135editor.com/files/users/1466/14660444/202603/UbtJVPD4_rSDp.png?
展開(kāi) 基于CFD 的新能源汽車?yán)鋮s風(fēng)扇氣動(dòng)性能仿真分析
文中選取相同流量1.279 6m3/s條件下進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析，表1為選取的5種不同網(wǎng)格數(shù)量條件進(jìn)行計(jì)算，得到冷卻風(fēng)扇的靜壓值與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比.從表1中可以看出網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到160萬(wàn)左右，風(fēng)扇靜壓幾乎沒(méi)有變化，并與試驗(yàn)結(jié)果很接近，最大誤差為0.5%左右.為保證計(jì)算資源和計(jì)算時(shí)間的限制，后續(xù)分析也在此數(shù)量網(wǎng)格條件下進(jìn)行計(jì)算.
表1 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證
3.2 計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證
圖2為試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果的靜壓與冷卻風(fēng)扇流量的關(guān)系對(duì)比，圖3為試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果的靜壓與靜壓效率的關(guān)系對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果趨勢(shì)大體相同，靜壓試驗(yàn)值和仿真結(jié)果最大誤差為3.66%，最小誤差為0.03%，靜壓效率最大誤差為2.1%，最小誤差為0，說(shuō)明文中采用的網(wǎng)格精度與計(jì)算模型可以較精確的仿真冷卻風(fēng)扇的流動(dòng)狀態(tài)，可以為后面研究冷卻風(fēng)扇的氣動(dòng)性能研究提供理論支持.
展開(kāi) 
【AICFD案例教程】軸流風(fēng)扇仿真分析
AICFD是由天洑軟件自主研發(fā)的通用智能熱流體仿真軟件，用于高效解決能源動(dòng)力、船舶海洋、電子設(shè)備和車輛運(yùn)載等領(lǐng)域復(fù)雜的流動(dòng)和傳熱問(wèn)題。軟件涵蓋了從建模、仿真到結(jié)果處理完整仿真分析流程，幫助工業(yè)企業(yè)建立設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化相結(jié)合的一體化流程，提高企業(yè)研發(fā)效率。
一、概 要
1）案例描述
本案例分析的是某軸流風(fēng)扇，模型包含出口導(dǎo)葉流到和轉(zhuǎn)子流道兩部分組成，模擬風(fēng)扇在入口速度為13.06m/s的工況下，風(fēng)扇流場(chǎng)流動(dòng)分布及風(fēng)扇效率。
STAR CCM+案例｜風(fēng)扇仿真
本算例演示在STAR CCM+中模擬計(jì)算風(fēng)扇的基本過(guò)程。
1 問(wèn)題描述
計(jì)算幾何如下圖所示。風(fēng)扇包含20個(gè)等間距的以2000 RPM的速度旋轉(zhuǎn)的葉片，風(fēng)扇其他部分保持靜止。空氣以5 m/s的速度從進(jìn)氣口進(jìn)入到計(jì)算區(qū)域中，并從出口邊界離開(kāi)。
算例先用運(yùn)動(dòng)參考系模型進(jìn)行計(jì)算，后面轉(zhuǎn)為剛體運(yùn)動(dòng)模型計(jì)算。
2 STAR CCM+設(shè)置
啟動(dòng)STAR CCM+并新建Simulation
2.1 準(zhǔn)備文件及網(wǎng)格
選擇菜單
File > Load，在打開(kāi)的對(duì)話框中加載仿真文件
fan_start.sim
右鍵選擇模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)
Operations，點(diǎn)擊彈出菜單項(xiàng)
Execute All生成計(jì)算網(wǎng)格
生成網(wǎng)格如下圖所示。
注：案例中對(duì)進(jìn)出口區(qū)域進(jìn)行了拉伸延長(zhǎng)。
展開(kāi) 設(shè)計(jì)仿真 | 新型風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲組合分析方法
軸流風(fēng)扇產(chǎn)生的聲音具有兩個(gè)獨(dú)立且獨(dú)特的特征：線譜音調(diào)和寬頻帶。混合方法（使用Lighthill類比和對(duì)整個(gè)信號(hào)進(jìn)行一次離散傅里葉變換）可以預(yù)測(cè)寬頻帶信號(hào)，但通常會(huì)得到不切實(shí)際的高波動(dòng)噪聲結(jié)果。論文中提出了一種針對(duì)風(fēng)扇噪聲問(wèn)題的一種新的組合方法。與傳統(tǒng)的混合方法不同，該方法具有準(zhǔn)確捕獲線譜音調(diào)噪聲并可獲得平滑的寬頻帶噪聲曲線的優(yōu)點(diǎn)。
數(shù)值計(jì)算
首先進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)CFD仿真進(jìn)行。計(jì)算域由靜止場(chǎng)和包圍風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)域組成，如下圖1所示。該模型捕捉了所有細(xì)節(jié)，例如風(fēng)扇孔口、風(fēng)扇護(hù)罩、線圈和百葉窗。在本研究中，線圈被建模為多孔區(qū)域，并應(yīng)用滑動(dòng)網(wǎng)格方法來(lái)計(jì)算Actran氣動(dòng)聲學(xué)模擬所需的非定常CFD結(jié)果。旋轉(zhuǎn)域（風(fēng)扇）的旋轉(zhuǎn)頻率為1118RPM。例子中的時(shí)間步長(zhǎng)為0.0005s。此次模擬，0.8秒的總時(shí)間確保所求最小頻率遠(yuǎn)小于37.2Hz（葉片通過(guò)頻率）。
展開(kāi) 設(shè)計(jì)仿真 | 箱式風(fēng)扇噪音的數(shù)值預(yù)測(cè)
風(fēng)扇在電子設(shè)備中廣泛應(yīng)用，主要用于散熱。為了降低成本，人們不斷縮小風(fēng)扇直徑和提高轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致噪音水平上升。為了選擇合適的設(shè)計(jì)，需要精確而經(jīng)濟(jì)的仿真工具。除了在自由空間或風(fēng)洞試驗(yàn)條件外，風(fēng)扇在產(chǎn)品安裝條件下使用，因此需要對(duì)聲場(chǎng)進(jìn)行精確預(yù)測(cè)。本文介紹了發(fā)表于Inter-Noise 2023的“Numerical prediction of noise generated from a box fan”論文的相關(guān)內(nèi)容。
◆ 測(cè)試方法與計(jì)算參數(shù)
論文提到兩種風(fēng)扇噪聲聲場(chǎng)的預(yù)測(cè)方法：一種是假設(shè)聲音在自由空間中傳播，結(jié)合CFD軟件進(jìn)行仿真；另一種是混合方法，從CFD軟件中提取聲源，通過(guò)聲學(xué)求解器進(jìn)行傳播。本次試驗(yàn)使用CFD軟件中的scFLOW軟件進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)計(jì)算，預(yù)測(cè)自由空間聲場(chǎng)中的聲壓。我們還使用Actran軟件計(jì)算聲壓級(jí)。兩款軟件均由海克斯康工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)，具有良好的數(shù)據(jù)交互性。
scFLOW是一款全面的CFD軟件，基于有限體積法（FVM），適用于任意多面體網(wǎng)格。本研究使用不可壓縮非穩(wěn)態(tài)壓力求解器和LES的WALE模型，并采用精細(xì)網(wǎng)格。時(shí)間間隔為360°/4096，即一圈分為4096步。RANS計(jì)算結(jié)果作為L(zhǎng)ES仿真的初始條件。計(jì)算了25個(gè)循環(huán)，前5圈達(dá)到穩(wěn)態(tài)，后20圈用于評(píng)估。入口和出口條件分別為總壓和流速。scFLOW具有FW-H聲壓預(yù)測(cè)功能，加密了護(hù)罩側(cè)壁周圍的網(wǎng)格以捕捉渦流軌跡。
商業(yè)軟件Actran基于有限元法（FEM）計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)傳播到相關(guān)聲源的情況，進(jìn)行計(jì)算。該求解器能考慮安裝效應(yīng)和平均流引起的對(duì)流效應(yīng)。偶極子聲源主導(dǎo)小風(fēng)扇情況，由旋轉(zhuǎn)葉片的載荷產(chǎn)生，用聲學(xué)域中嵌入的固定偶極子環(huán)進(jìn)行仿真。完成力映射和傅立葉變換后，得到頻域中的偶極子。在聲學(xué)仿真中，設(shè)置不包括旋轉(zhuǎn)葉片，用靜態(tài)偶極子代替。遠(yuǎn)場(chǎng)中，包圍域表面非反射，保留必要信息。
展開(kāi) 