ansys 氣動噪聲的案例
Ansys CFD氣動噪聲解決方案【8月7日直播】
Ansys CFD 提供了多種氣動噪聲解決方案，主要基于 Fluent 軟件，通過不同的聲學模型和計算方法來實現，常見的有直接計算法、聲比擬法和寬頻法。
8月7日，Ansys官方策劃的研討會『Ansys CFD氣動噪聲解決方案』主要介紹Fluent在氣動噪聲方面的應用、案例，包括基于瞬態的CFD氣動噪聲分析，基于穩態的CFD氣動噪聲分析，聲品質分析及氣動-振動噪聲耦合分析等，干貨滿滿，下滑預約學習??
時間：8月7日（星期四），16：00-17：00
內容簡介：主要介紹Fluent在氣動噪聲方面應用及案例，包括基于瞬態CFD的氣動噪聲分析方法，基于穩態的CFD氣動噪聲分析方法，聲品質分析及氣動-振動噪聲耦合分析方法，以及Ansys加速氣動噪聲的解決方案。
講師：
胡日新 | Ansys高級應用工程師
主要負責Fluent在氣動噪聲方向的技術支持，擁有多年氣動噪聲仿真項目經驗和技術積累。擅長外氣動噪聲、旋轉機械等多類型氣動噪聲的數值模擬與分析及氣動-振動噪聲耦合分析與優化。
形式：線上
費用：免費
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- -THE END- -
技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
仿真服務、Ansys 2025R1系列往期錄播免費領取，更多資料，掃碼添加技術鄰客服詳細咨詢~
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●Ansys Fluent零基礎速成攻略——15天逆襲CFD中級工程師（新增12章節內容！加課不加價！）
展開 葉輪機械氣動噪聲高級應用公開課
第二天上午：
· Gutin噪聲模型分析方法介紹
介紹Gutin噪聲模型，以軸流風扇的案例為參照，講解Gutin模型的實際應用
· 旋轉槳空氣動力與氣動噪聲案例演示（Gutin噪聲模型）
以空氣旋轉槳為案例，詳細演示Gutin模型的操作方法，包括如何使用Gutin噪聲模型對噪聲進行預測
第二天下午：
· 冷卻軸流風扇聲學模擬的最佳實踐介紹與案例演示
以冷卻風扇作為實例，演示并講解軸流風扇內部噪聲的分析方法，FFT傅里葉變換方法以及風機葉片的氣動聲學優化
· 離心風機氣動噪聲源模擬與風機出口排氣消聲器消聲案例演示
以離心風機為案例演示，詳細介紹完整的聲學多物理場耦合工作流程（流體，結構和聲學）
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【小貼士】
1. 本次課程有上機操作環節，我們會準備好電腦與軟件；若報名人數超額，則需部分學員攜帶自己的電腦，我們會為您裝好試用軟件。
2. 本次課程含工作午餐，不含其他食宿費用。
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4. 課程報名及咨詢：021-58403100-816（程女士），E-Mail：sh.marketing@peraglobal.com
展開 Ansys CFD在eVTOL領域的解決方案，涉及飛行車外氣動、旋翼、氣動噪聲和電池熱管理等【6月19直播】
eVTOL在研發過程中有諸多難點和重點，Ansys CFD 在 eVTOL（電動垂直起降飛行器）領域提供了覆蓋氣動優化、多物理場耦合、熱管理、噪音控制等全流程的仿真解決方案，助力工程師應對復雜設計挑戰。
ZEVA ZERO曾利用 Ansys CFD 優化氣動布局，使其在垂直起降時的噪音低于街道環境，同時滿足 GoFly 競賽中 40 海里續航和 100 mph 速度要求；Volvo EX90 電動車通過 GPU 加速 CFD 模擬，將空氣動力學優化周期縮短，助力提升電動車續航里程。
6月19日，以『Ansys CFD在eVTOL領域的解決方案』為主題的Ansys官方研討會于線上開展，下滑預約??
時間：6月19日（星期四），16：00-17：00
內容簡介：主要介紹Ansys CFD產品在電動垂直起降飛行器(eVTOL)產品研發過程中的解決方案；解決方案涵蓋飛行車外氣動、旋翼、氣動噪聲和電池熱管理等方面的仿真解決方法和相關案例。
講師：
姚翔 | Ansys高級應用工程師
北京航空航天大學能源學院葉輪機械工學碩士。長期從事旋轉機械相關的設計、仿真工作，現任Ansys旋轉機械方向應用工程師，對Ansys旋轉機械產品體系有著豐富經驗。
形式：線上
費用：免費
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技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
展開 干貨 | ANSYS Fluent氣動噪聲仿真模型解析
氣動噪聲是由于氣流流過固體表面引起的氣流壓力擾動產生，它起因于氣體內部的脈動質量源（單極子噪聲源）、作用力的空間梯度（偶極子噪聲源）和應力張量的變化（四極子噪聲源）。氣動噪聲問題在各種高速機械中均有產生，比如高鐵、飛機、汽車以及旋轉機械等領域（見圖1）。
圖1 氣動噪聲的應用領域
ANSYS Fluent提供了三種解決氣動噪聲的方法，分別是直接計算法（CAA）、聲比擬法（FW-H方程）、寬頻法（Boardband Model）（見圖2）。由于聲波方程可認為是三維可壓縮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生和傳播現象。
但流動和聲學變量尺度跨度很大，所以CAA方法對于精度要求和硬件要求都很高，在實際工程問題中不可行。而更多采用的是將波動方程和流動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中氣動聲學模型
以軸流風機為例，對其氣動噪聲進行仿真。首先進行穩態流場計算，可采用多參考系（MRF），為后面的瞬態計算提供初始流場；其次，可采用滑移網格進行瞬態計算，控制時間步長，且至少得到多個周期的變化方可結束；然后，開啟聲比擬模型，設置sources及receivers，進行聲場仿真，并輸出相關參數變化曲線；最后，通過傅里葉變換（FFT）得到聲壓級頻譜曲線（見圖3）。
展開 
基于Ansys的汽車氣動噪聲數值仿真分析實例
隨著車輛性能的提高及高等級公路的建設，車輛的速度越來越快，車輛外流場的氣動噪聲以車速的6次方的數量增長。因而，當車輛的其它噪聲得到有效的控制后，車輛的氣動噪聲就變得尤為重要了。70年代研究人員發現，車速為 70km/h的情況下，氣動噪聲的范圍為62~78dB；而在速度為110km/h的情況下，氣動噪聲的范圍達到80~90dB。新的研究表明，車速超過100km/h，氣動噪聲對車外噪聲的影響己超過了其它噪聲。
數值模擬方法可在新車設計初期的造型階段進行氣動噪聲的預測，為選型及造型參數修改提供依據，從而可以較早地得到較理想的產品，避免產品缺陷。
湍流模型的選擇
氣動噪聲模擬可以選擇幾種不同的數值方法，大渦模擬可以得到精確的模擬效果，但要求生成的網格質量好，計算比較耗時。在產品設計的初始階段，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題。
模型的湍流動能輸運方程：
湍流動能耗散率輸運方程：
式中：
Gk為平均速度梯度產生的湍流動能
Gb為浮力產生的湍流動能
β為熱膨脹系數
μt 為湍流粘度
σk，σt為k，ε的湍流普朗特常數。
根據經驗，模擬中使用的常數分別取值為：Cμ=0.09，σk=1.0，σε=1.3，C1ε=1.44，C2ε=1.92，C3ε=1。
基于公司現在對氣動噪聲的要求，選擇模型是比較適宜的。
模型網格的劃分和計算域的建立
模型是在CATIA軟件上建立的，然后導入ICEMCFD軟件中進行網格劃分。為了提高計算的效率，對模型的底部進行了簡化處理。
根據經驗，流場仿真計算所取的計算域到達一定的大小時，汽車的流場就不再受計算域大小的限制。
展開 MSC氣動噪聲全流程解決方案 | 基于scFLOW2Actran的HVAC管道氣動噪聲案例展示
同樣在文獻和資料中可以獲得在實際的工程應用中，各國專家首先應用風洞實驗解決實際工程中的氣動噪聲問題：
1972年，德國學者對15種不同汽車測試，車速87Km/h時，車內噪聲62-78dB(A); 136.6Km/h時，車內噪聲72-87dB(A);
1978年，Watanabe等，車輛外形影響，誘發氣動噪聲的脈動壓力和渦流流動密切相關
1986年，A.Lorea等，車內氣動噪聲，背景噪聲分離，噪聲貢獻最大區域
1990年，美國學者A.R.George闡述氣動噪聲產生機理，空氣脈動壓力
90年代初，各國開始采用計算氣動聲學（CAA）數值仿真解決實際工程問題：
90年代初，日本馬自達，車內壓力脈動對車內車外聲場的影響，A柱前側窗處
1994年，李世巖，邊界元，車內聲場，中高頻誤差較大
1999年，F.Han，能量流分析方法，處于湍流邊界層及分離再附著流場中的薄板，受脈動壓力激勵后結構振動相應和輻射聲能
2000年以后，氣動噪聲仿真開始廣泛應用
在氣動噪聲的模擬計算中，工程師往往關注以下幾點：優化設計的快速性、是否可能在設計前期就進行噪聲預測、仿真計算的網格規模、能否有效控制仿真成本、節約計算時間等。目前同樣在Hexagon|MSC Software公司旗下的scFLOW和Actran軟件就實現了無縫連接，可以有效提高氣動噪聲的計算效率。下面就給大家介紹MSC Software公司的scFLOW和Actran是如何聯合進行氣動噪聲模擬的。
展開 Actran氣動噪聲計算及風機噪聲計算案例
CFD與Actran聯合模擬：非定常CFD輸入；定常CFD輸入–SNGR方法
Actran提供與大部分CFD軟件數據接口：MSC Cradle，Fluent, CFX, Star CCM+, OpenFoam等；
典型問題：空調噪音；風扇噪音；氣動擾流噪音
氣動振動聲學聯合問題：氣動噪聲源作為振動聲學分析激勵
Actran氣動噪音
工作流程及特點
Actran針對各種流速流場中
的氣動噪音問題
Actran氣動/振動聲學
的一體化求解
將氣動載荷或氣動噪音激勵直接作用于結構單元
作用：
-進行氣動力引起的振動噪音分析
-隔聲罩分析
-吸聲材料分析
案例分享
CNH – Wheel Loader Engine Cooling Fan
電子散熱風扇噪聲-Hosei University (JPN)
約翰迪爾–冷卻風扇
客戶挑戰
-在建筑，林業和農業應用中，發動機冷卻風扇噪音通常在整個機器噪音中占主導地位。
-必須妥善解決噪音，以使機械產品通過國際噪音法規。
MSC解決方案
使用AcuSolve CFD求解器耦合Actran，計算氣動噪聲源及其在遠場中的傳播。
客戶價值
-模擬和實驗之間的一致性良好。
-通過在開發周期中集成氣動聲學預測來降低開發成本。
展開 直播課程 | 機器學習在振動噪聲與氣動噪聲領域的應用
01/直播主題&時間
機器學習在振動噪聲與氣動噪聲領域的應用
12月23日（星期三）14:00~15:00
02/您所期待的內容
基于機器學習的智能實時仿真
振動聲學與氣動聲學典型問題分析
風機氣動噪聲全流程求解方案講解，另有Cradle氣動聲學包案例分享【9月20直播】
精彩直播預告
氣動噪聲分析在汽車、航空、電子等多個行業都有著廣泛應用，通過對產品氣動噪聲分析提升產品的舒適性，優化產品結構設計和減少噪聲污染。同時，有助于提高產品性能和質量，增強市場競爭力，為人們創造更加安靜、高效的工作和生活環境。
海克斯康工業軟件在氣動噪聲分析上有一套完整的解決方案，使用scFLOW2Actran氣動聲學包實現Cradle CFD流體軟件和Actran聲學軟件聯合仿真進行氣動噪聲仿真分析。由于氣動噪聲仿真對高精度空間和時間解算方法的需求，所以在仿真分析的過程中對計算資源和時間要求也十分高。scFLOW2Actran氣動聲學包在使用過程中數據傳遞十分便捷，能夠在Cradle頁面設置聲學求解參數，調用Actran求解器進行計算，極大降低了氣動噪聲分析的學習成本。
本次直播海克斯康直播講堂請到了流體仿真和聲學仿真兩位專家為我們帶來基于Cradle和Actran的散熱風扇氣動噪聲聯合仿真案例，對氣動噪聲全流程解決方案進行講解，并針對旋轉機械噪聲多種仿真方案進行對比。此外，還分享了scFLOW2Actran氣動聲學包案例，以及一種預測風扇噪聲的新方法（偶極子環）。敬請關注！
9月20日 14:00
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立即預定
直播內容聚焦
?? 氣動噪聲全流程解決方案；
?? 一種預測風扇噪聲的新方法（偶極子環）；
?? Actran旋轉機械噪聲多種仿真方案對比；
?? scFLOW2Actran氣動聲學包案例分享。
蔣釗
海克斯康流體仿真專家
具備多年流體仿真經驗，負責Cradle CFD軟件的售前售后及項目咨詢服務，能夠針對客戶的需求能提供有效、合理、針對性的流體解決方案，為客戶解決實際應用問題。
展開 基于fluent的管道風扇氣動噪聲分析
2風扇氣動噪聲分析
2.1噪聲分析步驟
在 Fluent 中對于風機噪聲的仿真是分為兩個部分先后完成的：
（1） 首先使用大渦模擬模型（LES）對風扇流場中的瞬態控制方程求解獲得流場的動態穩定值，通過計算結果得到風扇的噪聲源（即風扇葉片上的動態載荷）；
（2） 接下來則是通過求解 FW-H 模型的方法對風機載荷進行分析并得到噪聲值。
2.2瞬態流場仿真邊界條件設定
聲場仿真過程中由于其 CFD 模型與流場極為相似因此不再另行建立模型，而是對原有流場模型的邊界條件進行修改。由于噪聲特性的仿真屬于非定常計算，雖然同樣將旋轉流體域設為唯一的運動區域，但是改用滑移網格模型對風扇的動葉片與靜止區域進行耦合以保證瞬態計算的精確度。
在控制方程的離散過程中使用PISO 算法代替原來的 SIMPLE 方法，相比較而言 PISO 算法在原有“預測-修正”方法的基礎上添加了一個再修正過程，對原有計算結果進行了二次改進，有效的提高了計算精度與方程的收斂速度。至于迭代過程中參數的設置，將時間步長設定為0.0001s，而計算的截止頻率取 6000Hz，在每個時間步長內計算 40 次，迭代次數為 1000。
2.3氣動噪聲邊界條件設定與后處理
將2.2節中的計算結果與 FW-H 方程相結合在葉片表面使用二重積分獲得隨需要的聲壓值信號，在進行噪聲參數設定時，以風扇本體為噪聲源，而監測點則按照 GB/T2888-2008《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》中的規定設置，取風機前 1m 處噪聲結果作為分析。
展開 屋頂冷水機組氣動噪聲分析
屋頂冷水機組噪聲分析
屋頂冷水機組是商業建筑和工業設施中常見的制冷設備，其噪聲并非單一來源，而是由其內部核心部件（壓縮機、冷凝風機、水泵等）及輔助結構共同產生。其中冷凝風機約占30%~60%，氣動噪聲又可細分為：
旋轉噪聲（離散頻率噪聲）：風扇葉片周期性切割空氣，形成壓力脈動產生的噪聲，表現為“嗡嗡”的低頻轟鳴（通常200-1000Hz），傳播距離遠、穿透性強，易對下層建筑或周邊居民區造成影響。
湍流噪聲（寬帶噪聲）：風扇葉片表面氣流分離、渦流脫落，以及氣流在進風口、出風口的紊亂流動產生的噪聲，頻率范圍廣（1000-10000Hz），表現為“呼呼”的中高頻噪聲，近距離影響更明顯。（如屋頂設備層周邊）
屋頂無遮擋的開闊環境，使噪聲傳播路徑易通過“空氣傳聲”影響下層住戶，或通過“結構傳聲”（機組振動傳遞到屋頂樓板）間接傳播，尤其夜間環境噪聲本底值低時，風扇噪聲的干擾更突出。
冷水機組原理圖
屋頂冷水機組實物圖
如果噪聲源距離人員較近，可以安裝聲屏障，或在風扇出口加裝通風斗，引導氣流到相反方向。
屋頂冷水機降噪措施
噪聲測試方法
根據ISO 3744 測試規范，在無法滿足半消聲室（ISO 3745）或混響室（ISO 3741）等精密測試條件時，提供經濟實用的噪聲源聲功率級測定方法。
被測對象為立方體，測點布置在距離設備 1m 的六個面上，高度覆蓋設備全尺寸。
反射面：需為堅硬平整的地面，尺寸超出測量區域投影至少 1 米，且反射系數＞0.9（即吸聲系數＜0.1）。
展開 
當氣動噪聲遇見LBM
玄之又玄，眾妙之門
作為流體相關的三大學科（氣動、熱、噪聲）中最玄乎的學科，看不見摸不著的噪聲可能已經把很多CFDer折磨的體無完膚。和大部分CFDer一樣，筆者在念書的時候，關心的基本上都是流場中的渦流、分離、流動損失、升阻力系數等等。
然而工作之后才發現，玄乎的氣動噪聲性能對于飛機和汽車來說那么重要。于是和各位CFDer一樣，我也捧起大部頭惡補各種聽上去高大上的噪聲詞匯。盡管很多概念依然沒有完全理解，幸得師叔不厭其煩的指導，竟然也狐假虎威的做起了風噪項目。
計算還是實驗？這是個問題
對于很多工程人員來說，通過計算方法來研究復雜的氣動噪聲總感覺不太靠譜，而利用實驗直接測量產品的氣動噪聲性能似乎更讓人覺得踏實。然而實驗通常只能給出一條冷冰冰的頻譜，而無法從機理上給出更多的解釋；另外針對產品的測試一般要等到產品開發的后期，物理樣機搭建完成之后，才能開展。然而這個時候如果發現了產品的氣動噪聲問題，其設計空間往往已經很小了，相應的補救措施可能會導致成本大幅增加。所以在產品開發的早期，使用計算方法評估產品的氣動噪聲性能非常有必要。
傳統的氣動噪聲計算方法主要分為以下四種：
01 理論方法
純理論方法通過數學理論工具計算流場和聲場的解析結果，但是，該方法通常只適用于簡化模型的基礎研究，而實際遇到的情況則復雜很多，因此并未得到廣泛的應用。
02 半經驗方法
在純理論方法的基礎上，通過實驗數據重新修正的半經驗方法具有直觀和穩定的優點，在航空領域一度被廣泛的使用。
展開 氣動噪聲時域分析
各位，你們知道雜用vl軟件進行氣動噪聲時域分析不？
新型風扇氣動噪聲組合分析方法
在本研究中，設置為從BPF開始并提取BPF高達1000Hz的每個諧波；
② 對于寬頻帶噪聲，時域數據樣本分解為多個較小的樣本（多重離散傅里葉變換），這些樣本彼此重疊50%，并對每個樣本應用Hanning窗以平滑每個子樣本之間的過渡。在本研究中，原始時域數據被分為78個重疊樣本，每個樣本的持續時間為0.02秒，正好對應50個CFD時間步長。子采樣持續時間為0.02s，最小頻率和頻率步長固定為50Hz。選擇這些參數是為了獲得不包含BPF或其諧波的頻率列表，因此僅提取寬頻帶噪聲的結果。此方法的缺點是沒有對CFD的全部結果進行利用。
通過上面的兩個步驟，便獲得了兩組氣動噪聲：
①一個DFT得到BPF及其諧波的噪聲。
②多重DFT方法得到的寬頻帶噪聲。使用兩組互補的結果，并使用腳本進行合并，就可以獲得組合氣動聲學仿真的總體頻率響應，如圖2所示。
展開 新型風扇氣動噪聲組合分析方法
本例基于Actran2021.1，采用Lighthill面源方法，將聲源映射到聲學網格上，并完成時域氣動聲源轉成頻域的計算。這項研究的新穎之處在于這一步，其中采用兩個互補的離散傅里葉變換（DFT）設置來精確計算線譜音調和寬頻噪聲，同時避免了由于采樣時間有限而在高頻下出現不切實際的聲壓級波動：
① 對于葉片通過頻率(BPF)及其諧波引起的線譜音調噪聲，使用最小二乘法在整個采樣時間內定義并完成第一個DFT。該方法強制提取用戶設置的頻率。在本研究中，設置為從BPF開始并提取BPF高達1000Hz的每個諧波；
② 對于寬頻帶噪聲，時域數據樣本分解為多個較小的樣本（多重離散傅里葉變換），這些樣本彼此重疊50%，并對每個樣本應用Hanning窗以平滑每個子樣本之間的過渡。在本研究中，原始時域數據被分為78個重疊樣本，每個樣本的持續時間為0.02秒，正好對應50個CFD時間步長。子采樣持續時間為0.02s，最小頻率和頻率步長固定為50Hz。選擇這些參數是為了獲得不包含BPF或其諧波的頻率列表，因此僅提取寬頻帶噪聲的結果。此方法的缺點是沒有對CFD的全部結果進行利用。
通過上面的兩個步驟，便獲得了兩組氣動噪聲：
①一個DFT得到BPF及其諧波的噪聲。
②多重DFT方法得到的寬頻帶噪聲。使用兩組互補的結果，并使用腳本進行合并，就可以獲得組合氣動聲學仿真的總體頻率響應，如圖2所示。
圖2：音調和寬頻帶結果相結合以獲得模擬的頻率響應
結果分析
使用A計權法和Hanning窗，以25600[Hz]的采樣率和1[Hz]的頻率分辨率在多個位置記錄持續一分鐘的聲壓級。使用快速傅里葉變換來獲得頻域數據。
展開 