Fluent噪聲傳播的案例
【Acoustics】電動(dòng)汽車風(fēng)噪聲開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)（傳播路徑）
（文章來(lái)源：AUTO行家公眾號(hào)）
fluent在氣溶膠傳播中的應(yīng)用
結(jié)論：通過(guò)后處理可以很好的觀察室內(nèi)空氣流速的分布及風(fēng)速、溫度、進(jìn)出風(fēng)口位置對(duì)粒子傳播的影響，利用fluent進(jìn)行數(shù)值模擬能夠用來(lái)指導(dǎo)室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計(jì)。
fluent噪聲資料
互相學(xué)習(xí)，有關(guān)fluent噪聲的。
fluent噪聲培訓(xùn)資料(上11).pdf
fluent噪聲培訓(xùn)資料(下).pdf
fluent噪聲培訓(xùn)資料(中).pdf
基于fluent的管道風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲分析
最終可以得到1m處噪聲值計(jì)算結(jié)果為78dB(A)，完成聲場(chǎng)計(jì)算過(guò)程后得到的數(shù)據(jù)是時(shí)域信號(hào)，還需使用Fluent 軟件后處理功能中的快速傅立葉變換模塊（FFT）完成時(shí)頻轉(zhuǎn)換獲得聲壓級(jí)頻譜圖，如下所示。
36 Fluent實(shí)用案例 | FW-H 圓柱繞流氣動(dòng)噪聲計(jì)算
本案例對(duì)圓柱繞流的氣動(dòng)噪聲展開了仿真計(jì)算。主要涉及到二維模型LES大渦模擬的開啟、FW-H模型的使用。計(jì)算模型簡(jiǎn)單，為氣動(dòng)噪聲常用的驗(yàn)證模型。通過(guò)對(duì)該案例的學(xué)習(xí)，后續(xù)可以通過(guò)該方法對(duì)各類航空航天、船舶等領(lǐng)域的氣動(dòng)噪聲展開預(yù)報(bào)。
1 workbench 設(shè)置
本案例計(jì)算模型簡(jiǎn)單，相關(guān)的workbench設(shè)置如下圖：
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
本案例采用的圓柱體直徑為19mm，相關(guān)的幾何結(jié)構(gòu)與邊界條件如下圖：
2.2 網(wǎng)格設(shè)置
采用SCDM進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用四邊形網(wǎng)格劃分。具體的網(wǎng)格劃分如下圖所示：
3 FLUENT 流場(chǎng)設(shè)置
3.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導(dǎo)入
由于本文要進(jìn)行聲學(xué)計(jì)算，因此需要通過(guò)瞬態(tài)計(jì)算，對(duì)渦脫落的進(jìn)行捕捉，因此采用瞬態(tài)計(jì)算，相關(guān)設(shè)置如下圖所示。
3.2 材料設(shè)置
此處需要采用正常的空氣材料進(jìn)行計(jì)算，具體設(shè)置如下：
3.3 LES 模型開啟設(shè)置
在二維計(jì)算中，需要手動(dòng)開啟大渦模擬，開啟所用的命令如下圖所示，大渦模型的相關(guān)設(shè)置同樣如下圖所示：
C#
Rpsetvar'les-2d?
展開 基于FLUENT的氣動(dòng)噪聲仿真的理論基礎(chǔ)及實(shí)例
通常普通人的感受到的震動(dòng)（Vibration）頻率在20Hz以下，而噪聲（Noise）頻率在80Hz以上，20到80Hz之間的部分可以理解為身體和耳朵的雙重作用，稱之為聲音粗糙度(Harshness)，在這個(gè)頻率區(qū)間中，即能感覺(jué)到有東西似乎懟著屁股突突突突突，又會(huì)聽(tīng)見(jiàn)耳邊若有若無(wú)的啊啊啊啊啊。但是震動(dòng)和噪聲的感受卻非常難以量化和客觀化，感受并不是實(shí)際可測(cè)得的如聲壓、聲強(qiáng)、聲壓級(jí)等如物理量。NVH最難以量化的就是感受這部分內(nèi)容了。
Fluent仿真計(jì)算氣動(dòng)噪聲（CAA）的原理是基于FW-H方程，這組方程就是氣動(dòng)聲學(xué)研究的主要路線。網(wǎng)上有很多介紹，就不再贅述了。Fluent計(jì)算氣動(dòng)噪聲的流程就是在通過(guò)準(zhǔn)確的CFD流場(chǎng)計(jì)算得到流場(chǎng)壓力變化時(shí)程，這是CAA計(jì)算的基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，聲源的計(jì)算需要采用高級(jí)的湍流模型，如LES、DES，進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，URANS模型也可，不過(guò)計(jì)算出來(lái)的結(jié)果往往只有主要特征的影響，得不到細(xì)節(jié)方面的東西。
下面三個(gè)官方培訓(xùn)算例，準(zhǔn)確全面地介紹了CAA仿真。
圓柱繞流氣動(dòng)噪聲FLUENT仿真
圓柱繞流噪聲原理就是把圓柱表面劃分成一個(gè)個(gè)的微元，每個(gè)微元當(dāng)做一個(gè)偶極子聲源，聲源的強(qiáng)度就是脈動(dòng)壓力大小，然后對(duì)每一偶極子求解波動(dòng)方程，得到其在聲接受點(diǎn)處的輻射聲壓，再把每個(gè)偶極子所產(chǎn)生的聲壓相加，就得到了總聲壓。FLUENT的聲學(xué)模塊就是通過(guò)利用CFD的計(jì)算結(jié)果，對(duì)FW-H方程求積分解，得到圓柱繞流噪聲。
展開 圓柱繞流氣動(dòng)噪聲FLUENT仿真 ￥499
氣動(dòng)聲學(xué)計(jì)算軟件基本上都用的是FW-H方程，完整的氣動(dòng)噪聲計(jì)算應(yīng)該包括以下三個(gè)部分：聲源計(jì)算、聲傳播計(jì)算和聲輻射計(jì)算。本算例以圓柱繞流為模型，仿真計(jì)算湍流導(dǎo)致的氣動(dòng)噪聲聲源。
付費(fèi)內(nèi)容包含具體設(shè)置過(guò)程，詳細(xì)的仿真原理及步驟，請(qǐng)參考個(gè)人簡(jiǎn)介中的聯(lián)系方式。
模型幾何尺寸
模型網(wǎng)格
氣動(dòng)噪聲仿真結(jié)果
Helmholtz共振腔氣動(dòng)噪聲FLUENT仿真 ￥499
用 FLUENT 仿真 Helmholtz 共振腔旁接管道系統(tǒng)模型。
針對(duì)流場(chǎng)仿真，采用六面體網(wǎng)格建模，分析選擇合適的網(wǎng)格密度，明確網(wǎng)格及邊界條件的影響，以獲得準(zhǔn)確的聲源信息。
運(yùn)用 Lighthill 聲類比方法對(duì)聲場(chǎng)進(jìn)行仿真，并提取管道內(nèi)部場(chǎng)點(diǎn)聲壓級(jí)頻譜曲線，分析曲線峰值頻率特征。
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 （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）
這篇帖子轉(zhuǎn)自振動(dòng)聯(lián)盟論壇，是Fluent_VL@163.com大師Z-Wing的新作！Z-Wing大師從最簡(jiǎn)單的幾何建模開始，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)?。。〈蠹铱梢砸徊讲桨凑語(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 ANSYS Fluent 19.0汽車表面寬頻噪聲模擬 ￥8.88
本教程使用ANSYS Fluent 19.0軟件，對(duì)一汽車模型外流場(chǎng)流動(dòng)動(dòng)所引起的寬頻噪聲進(jìn)行聲學(xué)仿真，文檔內(nèi)包含詳細(xì)的網(wǎng)格導(dǎo)入、模型選擇、材料物性、邊界條件、求解參數(shù)、后處理的設(shè)置。通過(guò)broadband noise方法求解獲得寬頻噪聲。詳細(xì)介紹了網(wǎng)格導(dǎo)入、模型選擇、材料物性、邊界條件、求解參數(shù)、后處理的設(shè)置。采用寬頻噪聲模型模擬外流場(chǎng)引起的寬頻噪聲，后期通過(guò)不同的模型修正獲得不同類型的噪聲衡量。
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 STAR-CCM+/STAR-CD FLUENT 輸出CGNS文件求解氣動(dòng)噪聲問(wèn)題
在很多氣動(dòng)噪聲教程中，導(dǎo)入時(shí)域壓力脈動(dòng)，都是CGNS文件。有很多朋友問(wèn)，CGNS文件是如何來(lái)的。對(duì)于比較新版的STAR-CD FLUENT CFX等，已經(jīng)可以直接輸出CGNS結(jié)果，然后導(dǎo)入LMS Virtual.Lab中進(jìn)行氣動(dòng)噪聲計(jì)算。但是，對(duì)于一些使用老版本流場(chǎng)計(jì)算軟件的朋友，比如STAR-CCM+/STAR-CD(V4.XX版本)，以及FLUENT 6.3等，只能輸出CCM結(jié)果或者ASD結(jié)果，這時(shí)就需要用LMS提供的一個(gè)小程序，將這個(gè)轉(zhuǎn)化為CGNS。在此，提供相應(yīng)的小程序以及教程。（注：里面的PDF為STAR-CCM+/STAR-CD的CCM結(jié)果轉(zhuǎn)化為CGNS結(jié)果的步驟，對(duì)于FLUENT，只要輸出了ASD結(jié)果，后面步驟差不多）最后，再提一句，即使新版的STAR-CD或者FLUENT，也可以輸出CCM結(jié)果或者ASD結(jié)果后，再由此軟件轉(zhuǎn)化為CGNS文件。希望此貼對(duì)大家有一定幫助！
STAR-CD輸出CGNS格式.pdf
asd2cgns.rar
ccmtocgns.rar
展開 Fluent、LS-DYNA、電池?zé)帷?em>噪聲、電子設(shè)計(jì)...
本次系列直播將帶大家了解Ansys在Fluent、LS-DYNA、電池?zé)帷?em>噪聲、電子設(shè)計(jì)、光學(xué)...等方面的創(chuàng)新技術(shù)及應(yīng)用案例，由多位原廠專家講解，相關(guān)行業(yè)的工程設(shè)計(jì)師們都可以來(lái)觀看學(xué)習(xí)哦~
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時(shí)間
直播名稱
直播狀態(tài)
6月2日
Ansys Twin Builder 2023 R1新功能介紹
已結(jié)束
6月7日
基于分布式計(jì)算的新一代高性能門級(jí)功耗分析工具PowerArtist-SC介紹
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6月8日
Ansys Discovery 2023 R1新功能介紹
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6月13日
Ansys Fluent GPU求解器2023 R1 新功能與案例
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6月15日
Ansys Fluent電池?zé)崾Э胤抡鎸?shí)例與驗(yàn)證
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6月20日
RedHawk-SC SigmaDvD：突破性高局部噪聲覆蓋率的全新算法
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6月27日
Ansys Camera鏈路一站式設(shè)計(jì)與仿真
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6月29日
Ansys Speos 在鏡頭雜散光分析中的解決方案
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7月4日
Ansys Speos Texture Mapping功能介紹及使用技巧
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7月6日
Ansys Speos在HUD仿真中的解決方案
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7月18日
LS-DYNA電池結(jié)構(gòu)高級(jí)技術(shù)分析
未開始
7月20日
Ansys 多物理場(chǎng)解決方案在電源管理芯片的應(yīng)用
未開始
7月25日
Ansys Zemax 生物醫(yī)療應(yīng)用解決方案
未開始
7月27日
采用 Ansys 設(shè)計(jì)優(yōu)化光子集成器件與電路
未開始
11月7日
Ansys Zemax 和 Speos 在HUD
展開 使用Fluent進(jìn)行倒相管的氣動(dòng)噪聲仿真
使用Fluent進(jìn)行倒相管的氣動(dòng)噪聲仿真
氣動(dòng)噪聲的精確模擬不是一件很容易的事情。汽車行業(yè)/飛機(jī)行業(yè)用得可能會(huì)相對(duì)較多。
氣動(dòng)噪聲仿真軟件可以采用Fluent，Virtual Lab（之前叫Sysnoise），ACTRAN等等。 擾動(dòng)的氣流速度可以用等效電路或其他音箱設(shè)計(jì)軟件來(lái)近似得到。
以Fluent為例說(shuō)明氣動(dòng)噪聲模擬的大致思路。首先計(jì)算流體的流動(dòng)，然后在此基礎(chǔ)上計(jì)算聲壓。 聲壓是氣壓受到擾動(dòng)后產(chǎn)生的變化，即氣壓的余壓，相當(dāng)于在氣壓上的疊加一個(gè)擾動(dòng)引起的壓強(qiáng)變化。 一般情況下不考慮聲壓對(duì)流體的反作用。
不同流體計(jì)算模型對(duì)應(yīng)著不同氣動(dòng)噪聲模型。Fluent中常用的寬頻噪聲模型，以及FWH模型，適用于不同的流體模型。 當(dāng)然下面只是一個(gè)粗略的計(jì)算，可以算定性半定量的參考。
寬頻噪聲模型
FWH模型
簡(jiǎn)單的管噪的頻帶是非常寬且比較均勻的。采用穩(wěn)態(tài)的湍流寬頻噪聲模型簡(jiǎn)化計(jì)算量是可以接受的。
KEF做的關(guān)于倒相管湍流CFD仿真：
JBL發(fā)表的倒相管湍流的發(fā)展示意圖：
附一個(gè)動(dòng)車的氣動(dòng)噪聲分布圖
歡迎關(guān)注公眾號(hào)：揚(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
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