ANSYS流動噪聲仿真的案例
直播課程 | 快速的三維流動噪聲仿真
01/直播主題&時間
快速的三維流動噪聲仿真
11月13日（星期五） 14:00~15:00
02/您所期待的內容
- 氣動噪聲仿真方法及發展
- MSC氣動噪聲聯合仿真解決方案
- 如何運用聯合仿真方法進行風機及管路氣動噪聲聯合仿真
- HVAC管道氣動噪聲聯合仿真實例演示
精彩預告
- scFLOW2Actran氣動聲學包的執行機制
- scFLOW2Actran氣動聲學包流程解析
scFLOW2Actran的設定界面
scFLOW2Actran的聲學網格和后處理
以HVAC系統氣動噪聲解析為例，展示如何在scFLOW中實現聲源和聲輻射分析
03/適合誰來參加？
- 具有CFD仿真基礎的高校學生、企業和研究機構的工程師
- 對航空、汽車聲學領域知識有濃厚興趣的朋友
04/參與方式
掃描下方二維碼注冊
或點擊注冊：https://mpages.mscsoftware.com/WBNCH-ALL2020-11-13Acoustics3Dsimulation_LP-Registration.html
參會須知
請至少提前1小時注冊，直播參會鏈接將發往您所填寫的注冊郵箱。
展開 CFD專欄丨空調管路流動噪聲LBM仿真
A.管路流動噪聲的實驗對標
實驗對象是簡單的L形風道，矩形截面 。設置有閥門和無閥門兩種構型，實驗段入口風速為勻速7.5m/s，風道內是充分發展的湍流。實驗段上游采用變速風扇驅動氣流，通過串聯消聲器降低風扇噪聲。待測L形風道放置在消聲室內。在風道內 7 個位置用 1/4 英寸傳感器測量非定常壁面壓力波動。使用 PIV 裝置測量風道內時均流場結構。
實驗裝置原理圖
實驗段L形肘管尺寸
PIV實驗
ultraFluidX仿真模型的時間步長Δt=8.4x10-7s，計算物理時間1.1秒，湍流模型為Smagrinsky LES。
LBM格子加密方式：管路和閥門內壁體貼加密8層0.5mm的格子，管路出口為1mm, 2mm，4mm……2^n格子尺寸過渡。
LBM模型的格子加密
LBM模型的格子加密
瞬態流場動畫顯示，由于流動慣性，在90°彎頭內側發生流動分離，閥門下游的低速區存在較為紊亂的流動，以及管路出口的高速噴流，這些高度非定常的流動區域是噪聲的主要來源。
ultraFluidX仿真結果
管路瞬態流速（有閥門）
在HyperMesh CFD中將時域風壓數據進行信號處理，可以看出管路出口的湍流風壓，幅值大，以對流速度傳播，通常被稱作偽噪聲（Pseudo Noise）。以及向遠場傳播的聲學壓，幅值小，以聲速傳播，并被遠場麥克風記錄。通過FFT處理，用戶可以將特定頻段的信號過濾，更直觀的分析噪聲的產生和傳播。
展開 電機振動噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
8）噪聲體設置。如圖56所示，工具欄中單擊Acoustic Body命令，在彈出的窗口中做如下設置：
在Geometry欄中選擇兩個幾何實體，此時在Geometry欄中將顯示2Bodies；
在Mass Density欄中輸入1.0241；
在Sound欄中輸入343.24。
圖55 分析設置 圖56 噪聲體設置
9）如圖57所示，在extsurf流固耦合表面導入速度邊界條件，在Source Bodies中選擇All選項。
圖57 速度邊界
10）如圖58所示，在outer表面設置為輻射表面。
圖58 輻射邊界
11）經過有限元計算后如圖59所示為0度相角的聲壓壓強分布。
12）如圖60所示為0度相角的聲壓級分布。
圖59 聲壓 圖60 聲壓級
13）示通過修改計算因子得到A記權的聲壓級如圖61所示。
圖61 A記權聲壓級
4.結論
本操作案例僅介紹了如何在ANSYS Workbench平臺上，通過Maxwell電磁模塊與Mechanical模塊進行電機的電磁結構噪聲仿真的操作流程，對電機實際結構進行仿真計算時需要充分考慮電機的結構特點。
文章來源：西莫電機論壇
展開 使用 ANSYS CFX 對離心泵內的流動進行瞬態仿真 ￥10
使用 ANSYS CFX 對離心泵內的流動進行瞬態仿真。湍流模型采用 SST。同時包含 CFX 定義文件。
基于ANSYS Workbench的變壓器振動噪聲仿真分析
表格1 各點聲壓值
300Hz
400Hz
1
53.5
58.7
2
50.8
44.8
3
48.7
42.3
4
48.6
57.4
結果說明
① 通過噪聲分析，發現變壓器在工作時，前后面的聲壓分布趨勢基本一致，側面的聲壓分布趨勢基本一致，最大值略有差異。
② 通過噪聲分析，發現該變壓前后面的最大A計權聲壓為58dB，側面最大A計權聲壓為50dB。
③ 通過噪聲分析后處理，300Hz平均聲壓為50.4dB，400Hz平均聲壓為得到平均為50.8dB。
4 總結
本文通過基于ANSYS Workbench平臺的干式變壓器振動噪聲仿真，實現了在產品設計階段對其噪聲值進行預估的完整流程，可以幫助企業在探究變壓器噪聲的機理上，對產品及時做出改進，響應市場，提高競爭力。
文章來源：西莫電機
展開 基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
圖61 A記權聲壓級
4.結論
本操作案例僅介紹了如何在ANSYS Workbench平臺上，通過Maxwell電磁模塊與Mechanical模塊進行電機的電磁結構噪聲仿真的操作流程，對電機實際結構進行仿真計算時需要充分考慮電機的結構特點。
以上文章來源于ANSYS，作者ANSYS中國
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 【12月4-5日 上海】ANSYS官方培訓—電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
培訓背景
電機，特別是現代高效能電機和新型永磁電機，作為工業領域最為重要的電能轉換設備，其直接/間接用電量占到了工業領域總用電量的近75%，如何在電機方案設計前期有效提升產品的效率？如何在保證效率的同時綜合提升電機的散熱性能指標？如何優化電機振動和噪音？如何盡可能的壓縮產品開發周期、降低產品的開發成本？上述問題嚴重制約著電機研發、設計企業和研究院所的長期穩定發展，以及產品的核心競爭力提升。
為了推進中國電機設計企業和院所的產品設計能力提升、解決電機設計工程師在實際設計中面臨的工程問題；同時，也為了讓廣大電機設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS電機多物理場耦合分析高級功能， ANSYS公司（原廠）特定于12月4日在上海開辦 “電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）”專題班，幫助您全面了解ANSYS軟件最新功能與使用技巧，解答您在軟件使用中的疑惑與問題，并將上述軟件的各項功能靈活高效地應用于仿真中，解決目前一些研究熱點中的仿真難題，提升高效電機產品研制和設計效率。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
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