ansys 氣動(dòng)載荷的案例
襟翼氣動(dòng)載荷測(cè)量方法優(yōu)化
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計(jì)算方法、測(cè)壓孔布置方案和插值方法
1) 計(jì)算方法
如圖1所示，取襟翼展向上任一橫截面，則該橫截面所受展向單位氣動(dòng)載荷包括阻力FX、升力FY和鉸鏈軸力矩M。其中，F(xiàn)X和FY可通過(guò)式（1）轉(zhuǎn)化為沿弦向（x方向）的分力即弦向力Fx和垂直于弦向力（y方向）的垂向力Fy。
圖1 襟翼展向某橫截面所受氣動(dòng)載荷示意圖
由于對(duì)低速流體氣動(dòng)力問(wèn)題已有較成熟的CFD技術(shù)，因此本文認(rèn)為CFD計(jì)算結(jié)果能夠很好地反映低速風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)壓數(shù)據(jù)，并假定測(cè)壓孔對(duì)襟翼氣動(dòng)性能的影響可以忽略不計(jì)。首先基于CFD數(shù)據(jù)，將壓力在襟翼橫截面邊界所圍成的封閉曲線上進(jìn)行第二類(lèi)曲線積分，得到單位展長(zhǎng)襟翼所受垂向力和鉸鏈軸力矩作為參考值；然后在襟翼橫截面邊界所圍成的封閉曲線上從前緣點(diǎn)開(kāi)始順時(shí)針取測(cè)壓孔位置并插值得到這些點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力值作為測(cè)壓孔測(cè)得壓力數(shù)據(jù)，將測(cè)壓孔數(shù)據(jù)重新在封閉曲線上插值并進(jìn)行第二類(lèi)曲線積分得到單位展長(zhǎng)襟翼所受垂向力和鉸鏈軸力矩測(cè)量值；最后通過(guò)相對(duì)誤差來(lái)考察該測(cè)壓孔布置方案的測(cè)量準(zhǔn)確度。
2) 襟翼壓力分布規(guī)律
圖2和圖3比較了不同迎角和不同橫截面的襟翼壓力沿弦向分布的規(guī)律。
展開(kāi) 案例分享 | 氣動(dòng)彈性協(xié)同仿真飛行載荷工具包
作為公認(rèn)的飛機(jī)載荷、流體動(dòng)力學(xué)及氣動(dòng)彈性領(lǐng)域的領(lǐng)先專(zhuān)業(yè)廠家，斯特林動(dòng)力公司已通過(guò)全球航空航天質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) AS9100 認(rèn)證，并且是 ITAR（國(guó)際武器貿(mào)易條例）管制委員會(huì)的成員。
簡(jiǎn)介
作為英國(guó) NATEP（國(guó)家航空航天技術(shù)計(jì)劃）倡議的一部分，斯特林動(dòng)力公司與 MSC軟件（英國(guó)）合作開(kāi)發(fā)出一種用于飛機(jī)載荷的非線性氣動(dòng)彈性工具包（參考文獻(xiàn) 1），并由最終用戶 BAE Systems 提供支持。通常會(huì)采用線性飛機(jī)模型來(lái)進(jìn)行飛機(jī)載荷評(píng)估（例如陣風(fēng)和機(jī)動(dòng)載荷），但只將其視為一種可接受的分析手段，其中包括用非線性項(xiàng)改進(jìn)建模精度和可靠性。通常只有那些定制開(kāi)發(fā)出自有工具包的大型航空航天 OEM 廠家才擁有非線性氣動(dòng)彈性解決方案。目前大多數(shù)飛機(jī)公司（兩家最大的 OEM 廠家除外）在進(jìn)行處理時(shí)均基于線性假設(shè)，并已被認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)可作為飛機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中生成陣風(fēng)和機(jī)動(dòng)載荷的合規(guī)手段。
由于通常認(rèn)為線性模型過(guò)于保守，因此會(huì)使較小的 OEM 廠家處于不利地位。斯特林動(dòng)力公司的項(xiàng)目目標(biāo)是開(kāi)發(fā)自己的內(nèi)部工具包。與此同時(shí)，作為同一計(jì)劃的一部分，MSC 軟件（英國(guó)）的工具開(kāi)發(fā)目的是開(kāi)發(fā)商用產(chǎn)品。后面幾節(jié)將對(duì) MSC 的開(kāi)發(fā)工作進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
MSC 軟件協(xié)同仿真 CFD—FEA 組合
氣動(dòng)彈性 CFD 機(jī)動(dòng)工具包的主要特點(diǎn)在于它基于廣泛使用的 MSC Nastran 來(lái)進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)分析，采用 Cradle 的 scFLOW 處理計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)，輸入則由最終用戶 BAE Systems 提供。該工具可提高非線性氣動(dòng)彈性效應(yīng)的逼真度，這種效應(yīng)會(huì)影響飛機(jī)在廣泛的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DoE）設(shè)計(jì)空間中所承受的載荷。
展開(kāi) 中國(guó)航空學(xué)會(huì)氣動(dòng)分會(huì)-飛行載荷專(zhuān)業(yè)工作會(huì)順利召開(kāi)
2019年10月10日，在揚(yáng)州市科技局和發(fā)改委的支持下，中國(guó)航空學(xué)會(huì)空氣動(dòng)力學(xué)分會(huì)飛行載荷專(zhuān)業(yè)工作會(huì)在沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所揚(yáng)州協(xié)同創(chuàng)新研究院召開(kāi)。參會(huì)人員包括中科院、清華、浙大、北航、南航、西工大、廈大、上飛院、航天十一院以及航空工業(yè)氣動(dòng)院、沈陽(yáng)所、成都所、直升機(jī)所、試飛院、沈陽(yáng)所揚(yáng)州院等32所國(guó)內(nèi)外知名院校、科研單位的飛行載荷領(lǐng)域?qū)＜医淌冢暇┨鞗氒浖邢薰咀鳛橹悄芙！⒖焖僭u(píng)估、智能優(yōu)化、專(zhuān)家系統(tǒng)建設(shè)方向的研究企業(yè)參加此次會(huì)議，共同探討了飛行載荷專(zhuān)業(yè)的發(fā)展方向，并針對(duì)飛行載荷領(lǐng)域的設(shè)計(jì)難題展開(kāi)了技術(shù)交流。
大會(huì)上，南京天洑軟件有限公司航空航天事業(yè)部部長(zhǎng)崔樹(shù)鑫博士進(jìn)行了航空航天解決方案的詳細(xì)介紹，包括智能建模、快速評(píng)估、智能優(yōu)化、專(zhuān)家系統(tǒng)方面的解決方案；分享了行業(yè)內(nèi)的一些典型案例，包括飛行器外氣動(dòng)、進(jìn)氣道、核心部件方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化案例，平臺(tái)開(kāi)發(fā)等，并就航發(fā)匹配的相關(guān)議題與各單位飛行載荷領(lǐng)域?qū)＜医淌谶M(jìn)行了技術(shù)研討。
隨著我國(guó)航空航天領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，飛行載荷設(shè)計(jì)在有/無(wú)人駕駛的軍用、民用和通用飛行器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要性與日俱增。此次會(huì)議針對(duì)模飛試驗(yàn)、動(dòng)載荷設(shè)計(jì)、高校飛行載荷專(zhuān)業(yè)設(shè)置以及非固定翼飛行器飛行載荷設(shè)計(jì)等議題開(kāi)展了深入探討，致力于提升飛行載荷設(shè)計(jì)水平，不斷加大科技創(chuàng)新投入力度，為航空航天領(lǐng)域飛行載荷設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展提供了有益參考。
展開(kāi) NASA完成被動(dòng)氣動(dòng)彈性剪裁機(jī)翼第一階段載荷試驗(yàn)
據(jù)NASA網(wǎng)站2018年9月27日?qǐng)?bào)道，被動(dòng)氣動(dòng)彈性剪裁（PAT）機(jī)翼已在NASA阿姆斯特朗飛行研究中心完成了第一階段載荷試驗(yàn)，使用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的高展弦比、輕質(zhì)機(jī)翼試驗(yàn)?zāi)Ｐ停M(jìn)行了兩組結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，從而驗(yàn)證了新的機(jī)翼設(shè)計(jì)和制造方法。
NASA“先進(jìn)航空運(yùn)輸技術(shù)”計(jì)劃技術(shù)負(fù)責(zé)人、弗吉尼亞州NASA蘭利研究中心的凱倫·塔明格（Karen Taminger）解釋說(shuō)，被動(dòng)氣動(dòng)彈性剪裁（PAT）機(jī)翼展長(zhǎng)更大、更薄，從而可以最大限度地提高結(jié)構(gòu)效率、減輕重量并提高燃油效率。塔明格說(shuō)：“這是第一次制造具有如此復(fù)雜度的牽引式復(fù)合材料機(jī)翼。機(jī)翼展長(zhǎng)39英尺，試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某叽缡钦鎸?shí)機(jī)翼的27％，預(yù)計(jì)試驗(yàn)中翼尖將產(chǎn)生6到8英尺的位移或彎曲。由于阻力和重量的減少，機(jī)翼效率也將高于傳統(tǒng)機(jī)翼。”牽引轉(zhuǎn)向復(fù)合材料技術(shù)是一種碳纖維鋪設(shè)方式，可用于制造機(jī)翼蒙皮，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)被動(dòng)地控制機(jī)翼顫振或振動(dòng)、減緩陣風(fēng)載荷的影響，提高乘客舒適度。
第一階段試驗(yàn)已于2018年9月17日在位于加利福尼亞州的阿姆斯特朗飛行研究中心結(jié)束，PAT機(jī)翼技術(shù)人員在試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭邪惭b了11000個(gè)傳感器，阿姆斯特朗飛行負(fù)載實(shí)驗(yàn)室首席測(cè)試工程師拉里·哈德遜（Larry Hudson）稱(chēng)其為“測(cè)試過(guò)的儀器化程度最高的機(jī)翼”。此次試驗(yàn)，解決了試驗(yàn)夾具、方法和儀器等多方面的難題。
工作人員正在進(jìn)行被動(dòng)氣動(dòng)彈性剪裁機(jī)翼試驗(yàn)準(zhǔn)備工作。
按照塔明格所說(shuō)，因?yàn)榘惭b了大量的傳感器，模型具有很強(qiáng)的試驗(yàn)?zāi)芰Γ兄隍?yàn)證結(jié)構(gòu)具有以往不具備的性能。
展開(kāi) 
NASA被動(dòng)氣動(dòng)彈性剪裁機(jī)翼完成第二輪載荷試驗(yàn)
02
被動(dòng)氣動(dòng)彈性剪裁（PAT）機(jī)翼在最高試驗(yàn)載荷下的彎曲狀態(tài)。
在10月開(kāi)展的第二輪載荷試驗(yàn)初期，發(fā)現(xiàn)機(jī)翼具有比預(yù)想更好的變形性能，因此，團(tuán)隊(duì)對(duì)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了一些修改。
試驗(yàn)中一個(gè)令人驚喜的意外收獲是，絲束牽引技術(shù)使得翼尖向前緣偏轉(zhuǎn)。從氣動(dòng)角度來(lái)看，將載荷轉(zhuǎn)移到機(jī)翼結(jié)構(gòu)較厚部位，有利于被動(dòng)地減輕陣風(fēng)載荷的影響。
03
工作人員在監(jiān)測(cè)被動(dòng)氣動(dòng)彈性彈性（PAT）機(jī)翼的測(cè)試過(guò)程。
米明格希望盡快將機(jī)翼由當(dāng)前約30%縮比擴(kuò)大到全尺寸，以便從商業(yè)運(yùn)輸?shù)慕嵌仍u(píng)估其優(yōu)勢(shì)。最終，使用PAT機(jī)翼可以節(jié)省的燃料量將決定其最終的價(jià)值，一般而言，增加機(jī)翼展長(zhǎng)也會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)重量的增加，但絲束牽引技術(shù)可以讓機(jī)翼獲得減阻和減重的綜合效益，從而轉(zhuǎn)化為燃油效率的優(yōu)勢(shì)。
阿姆斯特朗飛行負(fù)載實(shí)驗(yàn)室首席測(cè)試工程師拉里哈德森（Larry Hudson）表示，這項(xiàng)研究的另一個(gè)很重要的收獲是，讓研究團(tuán)隊(duì)掌握了高度柔性、大展弦比機(jī)翼的試驗(yàn)方法，學(xué)會(huì)了如何使用特殊的架空加載系統(tǒng)（overhead loading system）來(lái)達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，掌握了應(yīng)對(duì)高度柔性機(jī)翼在試驗(yàn)中翼尖會(huì)產(chǎn)生較大位移的方法，這使得該團(tuán)隊(duì)有能力對(duì)其他柔性機(jī)翼開(kāi)展類(lèi)似的試驗(yàn)。
該項(xiàng)目由NASA航空研究任務(wù)事務(wù)部的先進(jìn)航空運(yùn)輸技術(shù)（AATT）項(xiàng)目資助。
展開(kāi) Ansys CFD在eVTOL領(lǐng)域的解決方案，涉及飛行車(chē)外氣動(dòng)、旋翼、氣動(dòng)噪聲和電池?zé)峁芾淼取?月19直播】
eVTOL在研發(fā)過(guò)程中有諸多難點(diǎn)和重點(diǎn)，Ansys CFD 在 eVTOL（電動(dòng)垂直起降飛行器）領(lǐng)域提供了覆蓋氣動(dòng)優(yōu)化、多物理場(chǎng)耦合、熱管理、噪音控制等全流程的仿真解決方案，助力工程師應(yīng)對(duì)復(fù)雜設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
ZEVA ZERO曾利用 Ansys CFD 優(yōu)化氣動(dòng)布局，使其在垂直起降時(shí)的噪音低于街道環(huán)境，同時(shí)滿足 GoFly 競(jìng)賽中 40 海里續(xù)航和 100 mph 速度要求；Volvo EX90 電動(dòng)車(chē)通過(guò) GPU 加速 CFD 模擬，將空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化周期縮短，助力提升電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程。
6月19日，以『Ansys CFD在eVTOL領(lǐng)域的解決方案』為主題的Ansys官方研討會(huì)于線上開(kāi)展，下滑預(yù)約??
時(shí)間：6月19日（星期四），16：00-17：00
內(nèi)容簡(jiǎn)介：主要介紹Ansys CFD產(chǎn)品在電動(dòng)垂直起降飛行器(eVTOL)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的解決方案；解決方案涵蓋飛行車(chē)外氣動(dòng)、旋翼、氣動(dòng)噪聲和電池?zé)峁芾淼确矫娴姆抡娼鉀Q方法和相關(guān)案例。
講師：
姚翔 | Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師
北京航空航天大學(xué)能源學(xué)院葉輪機(jī)械工學(xué)碩士。長(zhǎng)期從事旋轉(zhuǎn)機(jī)械相關(guān)的設(shè)計(jì)、仿真工作，現(xiàn)任Ansys旋轉(zhuǎn)機(jī)械方向應(yīng)用工程師，對(duì)Ansys旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)品體系有著豐富經(jīng)驗(yàn)。
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技術(shù)鄰簡(jiǎn)介：
技術(shù)鄰專(zhuān)注于工科技術(shù)社區(qū)，從最早的CAE技術(shù)社區(qū)（中國(guó)CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來(lái)，在CAE領(lǐng)域有20年的教學(xué)和咨詢(xún)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。
展開(kāi) ansys Workbench螺栓載荷提取時(shí)，如何計(jì)算載荷偏心距離（VDI2230） ￥10
問(wèn)題：
VDI2230關(guān)于螺栓的計(jì)算中對(duì)于螺栓載荷的提取沒(méi)有過(guò)多的涉及，本文針對(duì)偏心載荷的提取問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。
VDI2230中，對(duì)于載荷偏心距a的定義如下，虛擬軸線到截面彎矩為0的點(diǎn)之間的距離。
對(duì)于實(shí)際螺栓連接問(wèn)題，幾何結(jié)構(gòu)和載荷狀態(tài)復(fù)雜多變，使用經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)并不理想。本文介紹使用有限元仿真的方法確定載荷偏心距離。
示例：
以VDI2230中的案例5為例進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，依據(jù)案例5的幾何信息創(chuàng)建仿真模型。
約束筒體底面，在內(nèi)表面施加20Mpa壓力載荷，同時(shí)給螺栓施加約150KN的預(yù)緊力（加不加結(jié)果變化不大），連接面設(shè)定為摩擦面。
將兩個(gè)側(cè)面設(shè)定為，frictionless Support，等效對(duì)稱(chēng)邊界。（這里沒(méi)有使用圓周循環(huán)對(duì)稱(chēng)邊界，是因?yàn)閳A周對(duì)稱(chēng)邊界不能支持截面彎矩提取）
注意，在輸出控制中 打開(kāi)“Nodal Forces”，用于端蓋截面的彎矩提取。
計(jì)算完成后，在結(jié)果提取中，插入Probe——Moment Reaction——使用surface類(lèi)型進(jìn)行端蓋截面彎矩載荷的提取，這里只需要關(guān)注X軸彎矩。
依次變更截面位置，就可以獲得一條彎矩隨位置變化的曲線，讀取彎矩為0位置的距離值，再進(jìn)一步處理加上螺栓偏心距Ssym，就可以換算到載荷偏心距a。
個(gè)人認(rèn)為仿真結(jié)果17.535，除了在循環(huán)對(duì)稱(chēng)設(shè)置上與案例給出條件不同外，其余均能反應(yīng)案例邊界。
補(bǔ)充案例：
以機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)兩端固支梁，在均布載荷下的反彎點(diǎn)計(jì)算模型為例進(jìn)行驗(yàn)證。
仿真結(jié)果
公式計(jì)算值42.2mm，仿真結(jié)果42.23mm。
展開(kāi) Ansys學(xué)習(xí)之飛行器氣動(dòng)加熱（1）
高速飛行器鼻錐
/天線罩面臨著強(qiáng)烈的氣動(dòng)生熱環(huán)境，需要一種抗氧化
/燒蝕的耐高溫材料制備部件。碳化硅、硼化鋯以及硅硼碳氮（非透波體系）和氮化硅、氮化硼（透波體系）等先進(jìn)陶瓷材料可作為其備選材料。除了需要考慮外邊緣選材外，對(duì)部件的熱控制也是需要考慮的重要因素，因此需要對(duì)部件的熱
-力狀態(tài)進(jìn)行分析。計(jì)算流體力學(xué)
(CFD)是用于計(jì)算飛行器氣動(dòng)加熱的重要工具，本文將初步介紹飛行器氣動(dòng)加熱計(jì)算過(guò)程，后續(xù)可能將學(xué)習(xí)
/介紹流體
-固體耦合作用，為可能的工程設(shè)計(jì)提供參考。
本文首先簡(jiǎn)
單介紹他國(guó)學(xué)者發(fā)表在《美陶》上的一篇文章，該文章是通過(guò)
CFD
計(jì)算了超高溫陶瓷
ZrB2-SiC
熱防護(hù)系統(tǒng)的熱
-
力設(shè)計(jì)。本文作為初步的學(xué)習(xí)嘗試，并不會(huì)直接完全復(fù)現(xiàn)其結(jié)果，主要是介紹思路。
本文所采用的計(jì)算軟件為
Ansys workbench，在
workbench中已經(jīng)集成了流體力學(xué)軟件
Fluent。接下來(lái)讓我們一起來(lái)學(xué)習(xí)一下基本操作。以下是我建立的一個(gè)三維模型，但是由于個(gè)人筆記本電腦算力不足，作為學(xué)習(xí)，我采用簡(jiǎn)化的二維模型進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下圖所示。
（1）首先是建立模型，拖拽geometry模塊進(jìn)入操作界面即可建模，模型建立可以通過(guò)軟件自帶的Design model模塊，或者其他建模軟件，如solidworks等。主要原則是建立一個(gè)為大流場(chǎng)所包圍的固體模型，這里不詳細(xì)介紹。一般認(rèn)為所建立的流場(chǎng)尺寸大于固體模型尺寸的20倍，由于計(jì)算量的關(guān)系，本文所采用的模型較小。
（2）在建立模型后，將模型與Fluent模塊連接，即將模型導(dǎo)入fluent計(jì)算模塊，接下來(lái)點(diǎn)擊mesh，對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，需要注意的地方是在流體-固體壁面需要設(shè)置層流邊界層，具體設(shè)置和劃分結(jié)果如下圖所示。
展開(kāi) ANSYS系列高級(jí)培訓(xùn)（上海）：ANSYS Fluent高速氣動(dòng)分析 10月17日~18日
ANSYS Fluent高速氣動(dòng)分析高級(jí)培訓(xùn)
【2017年10月17-10月18號(hào)】
課程介紹：
高速氣動(dòng)分析主要研究高速飛行器在各種飛行條件下，流場(chǎng)中氣體的速度、壓力和密度等變量的變化規(guī)律，飛行器所受的升力和阻力等空氣動(dòng)力及其變化規(guī)律。高速飛行器外流場(chǎng)研發(fā)過(guò)程中常涉及到高馬赫數(shù)、強(qiáng)激波、轉(zhuǎn)捩、邊界層分離、氣動(dòng)熱、噪聲、外彈道、氣動(dòng)彈性、流-固-熱耦合等方面的工程問(wèn)題。
隨著CAE仿真技術(shù)的日趨成熟，企業(yè)完全可以將這種先進(jìn)的研發(fā)手段與傳統(tǒng)的試驗(yàn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，全面擁抱完整的虛擬原型設(shè)計(jì)，從而提升研發(fā)設(shè)計(jì)能力，有效指導(dǎo)新產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)，節(jié)省產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)周期，從而大幅度提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
ANSYS Fluent作為流體分析的黃金工具，在業(yè)界一直廣受推崇。Fluent提供了先進(jìn)的算法、豐富的湍流模型，可以精確的分析各類(lèi)高速飛行器氣動(dòng)問(wèn)題。
本次培訓(xùn)針對(duì)高速飛行器氣動(dòng)分析的方法和手段進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)，為提升相關(guān)科技工作者的相關(guān)技術(shù)水平，普及ANSYS軟件高級(jí)功能。因此，ANSYS公司特開(kāi)辦“ANSYS Fluent高速氣動(dòng)分析高級(jí)培訓(xùn)”。
培訓(xùn)合格者發(fā)放ANSYS技術(shù)培訓(xùn)認(rèn)證證書(shū)。
展開(kāi) 干貨 | ANSYS Fluent氣動(dòng)噪聲仿真模型解析
氣動(dòng)噪聲是由于氣流流過(guò)固體表面引起的氣流壓力擾動(dòng)產(chǎn)生，它起因于氣體內(nèi)部的脈動(dòng)質(zhì)量源（單極子噪聲源）、作用力的空間梯度（偶極子噪聲源）和應(yīng)力張量的變化（四極子噪聲源）。氣動(dòng)噪聲問(wèn)題在各種高速機(jī)械中均有產(chǎn)生，比如高鐵、飛機(jī)、汽車(chē)以及旋轉(zhuǎn)機(jī)械等領(lǐng)域（見(jiàn)圖1）。
圖1 氣動(dòng)噪聲的應(yīng)用領(lǐng)域
ANSYS Fluent提供了三種解決氣動(dòng)噪聲的方法，分別是直接計(jì)算法（CAA）、聲比擬法（FW-H方程）、寬頻法（Boardband Model）（見(jiàn)圖2）。由于聲波方程可認(rèn)為是三維可壓縮N-S湍流方程的變形形式，所以求解N-S方程可以描述聲波產(chǎn)生和傳播現(xiàn)象。
但流動(dòng)和聲學(xué)變量尺度跨度很大，所以CAA方法對(duì)于精度要求和硬件要求都很高，在實(shí)際工程問(wèn)題中不可行。而更多采用的是將波動(dòng)方程和流動(dòng)方程解耦的聲比擬法和寬頻方法。具體理論方程可參考ANSY。
圖2 ANSYS Fluent中氣動(dòng)聲學(xué)模型
以軸流風(fēng)機(jī)為例，對(duì)其氣動(dòng)噪聲進(jìn)行仿真。首先進(jìn)行穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)計(jì)算，可采用多參考系（MRF），為后面的瞬態(tài)計(jì)算提供初始流場(chǎng)；其次，可采用滑移網(wǎng)格進(jìn)行瞬態(tài)計(jì)算，控制時(shí)間步長(zhǎng)，且至少得到多個(gè)周期的變化方可結(jié)束；然后，開(kāi)啟聲比擬模型，設(shè)置sources及receivers，進(jìn)行聲場(chǎng)仿真，并輸出相關(guān)參數(shù)變化曲線；最后，通過(guò)傅里葉變換（FFT）得到聲壓級(jí)頻譜曲線（見(jiàn)圖3）。
展開(kāi) 5/25 Ansys高速外氣動(dòng)新功能
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2022年5月25日（周三）16:00-17:00
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張理想|Ansys
Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師，西北工業(yè)大學(xué)流體力學(xué)碩士學(xué)位，長(zhǎng)期從事 CFD工具應(yīng)用和飛行器外氣動(dòng)方面的技術(shù)支持及工程咨詢(xún)項(xiàng)目，具有10年以上流體仿真經(jīng)驗(yàn)，2016年加入Ansys，目前主要負(fù)責(zé)Ansys旗下Fluent、Fensap等產(chǎn)品的技術(shù)推廣、行業(yè)解決方案推廣等工作。
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基于Ansys的汽車(chē)氣動(dòng)噪聲數(shù)值仿真分析實(shí)例
隨著車(chē)輛性能的提高及高等級(jí)公路的建設(shè)，車(chē)輛的速度越來(lái)越快，車(chē)輛外流場(chǎng)的氣動(dòng)噪聲以車(chē)速的6次方的數(shù)量增長(zhǎng)。因而，當(dāng)車(chē)輛的其它噪聲得到有效的控制后，車(chē)輛的氣動(dòng)噪聲就變得尤為重要了。70年代研究人員發(fā)現(xiàn)，車(chē)速為 70km/h的情況下，氣動(dòng)噪聲的范圍為62~78dB；而在速度為110km/h的情況下，氣動(dòng)噪聲的范圍達(dá)到80~90dB。新的研究表明，車(chē)速超過(guò)100km/h，氣動(dòng)噪聲對(duì)車(chē)外噪聲的影響己超過(guò)了其它噪聲。
數(shù)值模擬方法可在新車(chē)設(shè)計(jì)初期的造型階段進(jìn)行氣動(dòng)噪聲的預(yù)測(cè)，為選型及造型參數(shù)修改提供依據(jù)，從而可以較早地得到較理想的產(chǎn)品，避免產(chǎn)品缺陷。
湍流模型的選擇
氣動(dòng)噪聲模擬可以選擇幾種不同的數(shù)值方法，大渦模擬可以得到精確的模擬效果，但要求生成的網(wǎng)格質(zhì)量好，計(jì)算比較耗時(shí)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初始階段，往往需要噪聲的大致分布情況，基于模型的噪聲源方法可以解決這一問(wèn)題。
模型的湍流動(dòng)能輸運(yùn)方程：
湍流動(dòng)能耗散率輸運(yùn)方程：
式中：
Gk為平均速度梯度產(chǎn)生的湍流動(dòng)能
Gb為浮力產(chǎn)生的湍流動(dòng)能
β為熱膨脹系數(shù)
μt 為湍流粘度
σk，σt為k，ε的湍流普朗特常數(shù)。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，模擬中使用的常數(shù)分別取值為：Cμ=0.09，σk=1.0，σε=1.3，C1ε=1.44，C2ε=1.92，C3ε=1。
基于公司現(xiàn)在對(duì)氣動(dòng)噪聲的要求，選擇模型是比較適宜的。
模型網(wǎng)格的劃分和計(jì)算域的建立
模型是在CATIA軟件上建立的，然后導(dǎo)入ICEMCFD軟件中進(jìn)行網(wǎng)格劃分。為了提高計(jì)算的效率，對(duì)模型的底部進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，流場(chǎng)仿真計(jì)算所取的計(jì)算域到達(dá)一定的大小時(shí)，汽車(chē)的流場(chǎng)就不再受計(jì)算域大小的限制。
展開(kāi) 6/9 Ansys Fluent Dynamic Adaption動(dòng)態(tài)自適應(yīng)技術(shù)-外氣動(dòng)
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2022年6月9日（周四）16:00-17:00
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Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師，西北工業(yè)大學(xué)流體力學(xué)碩士學(xué)位，長(zhǎng)期從事 CFD工具應(yīng)用和飛行器外氣動(dòng)方面的技術(shù)支持及工程咨詢(xún)項(xiàng)目，具有10年以上流體仿真經(jīng)驗(yàn)，2016年加入Ansys，目前主要負(fù)責(zé)Ansys 旗下FLUENT、Fensap等產(chǎn)品的技術(shù)推廣、行業(yè)解決方案推廣等工作。
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展開(kāi) Ansys CFD氣動(dòng)噪聲解決方案【8月7日直播】
Ansys CFD 提供了多種氣動(dòng)噪聲解決方案，主要基于 Fluent 軟件，通過(guò)不同的聲學(xué)模型和計(jì)算方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，常見(jiàn)的有直接計(jì)算法、聲比擬法和寬頻法。
8月7日，Ansys官方策劃的研討會(huì)『Ansys CFD氣動(dòng)噪聲解決方案』主要介紹Fluent在氣動(dòng)噪聲方面的應(yīng)用、案例，包括基于瞬態(tài)的CFD氣動(dòng)噪聲分析，基于穩(wěn)態(tài)的CFD氣動(dòng)噪聲分析，聲品質(zhì)分析及氣動(dòng)-振動(dòng)噪聲耦合分析等，干貨滿滿，下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時(shí)間：8月7日（星期四），16：00-17：00
內(nèi)容簡(jiǎn)介：主要介紹Fluent在氣動(dòng)噪聲方面應(yīng)用及案例，包括基于瞬態(tài)CFD的氣動(dòng)噪聲分析方法，基于穩(wěn)態(tài)的CFD氣動(dòng)噪聲分析方法，聲品質(zhì)分析及氣動(dòng)-振動(dòng)噪聲耦合分析方法，以及Ansys加速氣動(dòng)噪聲的解決方案。
講師：
胡日新 | Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師
主要負(fù)責(zé)Fluent在氣動(dòng)噪聲方向的技術(shù)支持，擁有多年氣動(dòng)噪聲仿真項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累。擅長(zhǎng)外氣動(dòng)噪聲、旋轉(zhuǎn)機(jī)械等多類(lèi)型氣動(dòng)噪聲的數(shù)值模擬與分析及氣動(dòng)-振動(dòng)噪聲耦合分析與優(yōu)化。
形式：線上
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技術(shù)鄰簡(jiǎn)介：
技術(shù)鄰專(zhuān)注于工科技術(shù)社區(qū)，從最早的CAE技術(shù)社區(qū)（中國(guó)CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來(lái)，在CAE領(lǐng)域有20年的教學(xué)和咨詢(xún)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。
仿真服務(wù)、Ansys 2025R1系列往期錄播免費(fèi)領(lǐng)取，更多資料，掃碼添加技術(shù)鄰客服詳細(xì)咨詢(xún)~
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展開(kāi) 關(guān)于ANSYS載荷的考慮
關(guān)于ANSYS載荷的考慮，包括載荷的種類(lèi)， 添加載荷應(yīng)遵循的原則還可以！
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