ansys氣動(dòng)噪聲模塊
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys氣動(dòng)噪聲模塊的實(shí)例教程
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)和咨詢服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。
展開(kāi) 圖4 氣動(dòng)噪聲仿真的注意點(diǎn)
風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲的優(yōu)化，可通過(guò)流場(chǎng)中靜壓、渦量及湍流動(dòng)能等參數(shù)的大小來(lái)進(jìn)行優(yōu)化預(yù)測(cè)，然后通過(guò)改善導(dǎo)流罩、葉型以及其它參數(shù)結(jié)構(gòu)來(lái)降低噪聲?？赏ㄟ^(guò)DesignXplorer模塊，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化（見(jiàn)圖5）。
圖5 Workbench平臺(tái)在DesignXplorer模塊及其多目標(biāo)優(yōu)化功能
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) 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。
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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~
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Ansys CFD氣動(dòng)噪聲解決方案【8月7日直播】9個(gè)月前
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
eVTOL ，電動(dòng)垂直起降飛行器（Electric Vertical Takeoff and Landing）現(xiàn)在對(duì)于大家來(lái)說(shuō)應(yīng)該不是一個(gè)陌生的名詞了，過(guò)去一年里，eVTOL 產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，許多國(guó)家都在積極開(kāi)展相關(guān)研究和試點(diǎn)項(xiàng)目。
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
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
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
