氣動噪聲模擬的案例
【11月29日-12月02日 北京】Fluent氣動噪聲工程問題降噪方法處理與工程案例高級培訓
Fluent氣動噪聲工程問題降噪方法處理與工程案例高級培訓
12個實例模型課程中人手一機操作指導
案例1：空調管路流場模擬
案例2：汽車外流場模擬
案例3：軸流風機內流場模擬
案例4：空調管路氣動噪聲CAA模擬
案例5：汽車后視鏡氣動噪聲CAA模擬
案例6：離心泵氣動噪聲CAA模擬
案例7：高亞聲速湍流噴流氣動噪聲數值分析
案例8：汽車消聲器氣動噪聲仿真計算
案例9：軸流風機旋轉葉片的氣動噪聲分析
案例10：立式冷凍柜風道系統(tǒng)氣動噪聲仿真模擬
案例11：離心風機寬帶噪聲仿真
案例12：齒輪箱噪聲仿真模擬
培訓對象
氣動聲學仿真工程師、高校師生；
企業(yè)NVH部門負責人、CFD部門關注氣動聲學研究的負責人/工程師；
汽車、機車、航空、船舶行業(yè)關注外部流噪聲性能的工程師；
風機、泵、渦輪機械等產品設計工程師、NVH工程師；
空調系統(tǒng)、進排氣系統(tǒng)等供應商NVH工程師；
家電、機電產品關注氣動噪聲的NVH工程師。
給方法解決以下關鍵問題
1、理解氣動聲學計算常用模型；掌握Fluent計算啟動噪聲問題的一般思路及流程；
2、針對機械、航空、航天、汽車等行業(yè)中的氣動聲學問題，給出精確高效的數值仿真方案；
3、通過12個高級算例現場操作訓練，解決各類工程中遇到的結構仿真模擬問題；
4、多維度、多角度強化認知、懂每一步驟的設置又清楚每一步設置背后的原理；
5、深入理解常用計算聲學模型，盡快掌握涉及到聲學計算的基本原理和實現方法；
6、掌握湍流建模、噪聲計算分析技巧；
7、通過高級案例剖析學習Fluent的氣動噪聲計算分析與后處理技巧。
展開 使用Fluent進行倒相管的氣動噪聲仿真
使用Fluent進行倒相管的氣動噪聲仿真
氣動噪聲的精確模擬不是一件很容易的事情。汽車行業(yè)/飛機行業(yè)用得可能會相對較多。
氣動噪聲仿真軟件可以采用Fluent，Virtual Lab（之前叫Sysnoise），ACTRAN等等。 擾動的氣流速度可以用等效電路或其他音箱設計軟件來近似得到。
以Fluent為例說明氣動噪聲模擬的大致思路。首先計算流體的流動，然后在此基礎上計算聲壓。 聲壓是氣壓受到擾動后產生的變化，即氣壓的余壓，相當于在氣壓上的疊加一個擾動引起的壓強變化。 一般情況下不考慮聲壓對流體的反作用。
不同流體計算模型對應著不同氣動噪聲模型。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。 當然下面只是一個粗略的計算，可以算定性半定量的參考。
寬頻噪聲模型
FWH模型
簡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化計算量是可以接受的。
KEF做的關于倒相管湍流CFD仿真：
JBL發(fā)表的倒相管湍流的發(fā)展示意圖：
附一個動車的氣動噪聲分布圖
歡迎關注公眾號：揚聲器系統(tǒng)設計與仿真
展開 電機氣動噪聲論文分享
爪極電機氣動噪聲數值模擬及機理分析_左曙光.pdf
爪極電機氣動噪聲數值模擬及優(yōu)化_左曙光.pdf
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(fā)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(qū)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(yōu)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(guī)模、能否有效控制仿真成本、節(jié)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 
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(fā)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 基于Cradle SC/Tetra和Actran聯合仿真的氣動噪聲精確預測
噪聲源主要有兩種構成，振動噪聲源和氣動噪聲源。顧名思義，振動噪聲是由結構振動輻射出來的噪聲，氣動噪聲是由流體流動中的湍流引起并傳播出來的噪聲。在很多應用場景中，了解并掌握氣動噪聲如何產生以及如何傳播對產品的設計有很大意義。比如，下圖中汽車風噪聲，汽車在高速行駛時后視鏡和側窗區(qū)域形成的風噪會傳入車內；風機在旋轉做功時會切割空氣并產生渦流，形成周期性較強的離散噪聲和寬頻帶的渦流噪聲；空調管道內流速過快時產生的湍流噪聲等。
在氣動噪聲的模擬計算中，工程師往往關注以下幾點：優(yōu)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(guī)模、能否有效控制仿真成本、節(jié)約計算時間等。
SC/Tetra可解決的常見CFD問題
下面就給大家介紹MSC Software公司的SC/Tetra和Actran是如何聯合進行氣動噪聲模擬的。
Cradle（MSC子公司）旗下的SC/Tetra是一款通用的CFD軟件，可以提供一站式解決方案套件。Tetra采用有限體積法的迭代方法，可計算多種流動類型，包括可壓縮，不可壓縮和動網格（ALE）等，其性能高效，快速，精確。Tetra典型應用如下圖所示。
FFT（MSC子公司）旗下的Actran是國內外通用的聲學模擬軟件，由于精細的建模方法，便捷的操作流程及精準的計算精度被廣大用戶所接納。Actran主要基于聲學有限元求解各類聲學問題，同時包含聲學無限元、完美匹配層、間斷伽遼金（DGM）、統(tǒng)計能量方法（新版本）等多類方法，可用來求解范圍廣泛的振動噪聲與氣動噪聲問題。Actran便捷易操作的前后處理界面也是一大亮點。近年來，由于Actran在氣動噪聲的優(yōu)異表現，如汽車風噪聲、風機類旋轉機械噪聲、航空發(fā)動機噪聲等方面的卓越表現，已經逐步成為產品開發(fā)必不可少的仿真工具。
展開 MSC氣動噪聲全流程解決方案
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(fā)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(qū)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(yōu)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(guī)模、能否有效控制仿真成本、節(jié)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 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(yōu)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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1. 本次課程有上機操作環(huán)節(jié)，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(tài)的CFD氣動噪聲分析，基于穩(wěn)態(tài)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(tài)CFD的氣動噪聲分析方法，基于穩(wěn)態(tài)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(yōu)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(qū)，從最早的CAE技術社區(qū)（中國CAE聯盟）發(fā)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~
（??添加客服回復【ANR1】了解更多??）
●Ansys Fluent零基礎速成攻略——15天逆襲CFD中級工程師（新增12章節(jié)內容！加課不加價！）
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(zhàn)
-在建筑，林業(yè)和農業(yè)應用中，發(fā)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(guī)。
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(fā)周期中集成氣動聲學預測來降低開發(fā)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(yè)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(yōu)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(chuàng)造更加安靜、高效的工作和生活環(huán)境。
海克斯康工業(yè)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(huán)）。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(huán)）；
?? 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 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(fā)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(yōu)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(zhàn)。
ZEVA ZERO曾利用 Ansys CFD 優(yōu)化氣動布局，使其在垂直起降時的噪音低于街道環(huán)境，同時滿足 GoFly 競賽中 40 海里續(xù)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(yōu)化周期縮短，助力提升電動車續(xù)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(fā)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
掃碼立即報名
- -THE END- -
技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區(qū)，從最早的CAE技術社區(qū)（中國CAE聯盟）發(fā)展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
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(tài)控制方程求解獲得流場的動態(tài)穩(wěn)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(tài)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(tài)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(qū)域，但是改用滑移網格模型對風扇的動葉片與靜止區(qū)域進行耦合以保證瞬態(tài)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(jié)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(jiān)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(guī)定設置，取風機前 1m 處噪聲結果作為分析。
展開 當氣動噪聲遇見LBM
寫到這兒，大家是不是已經對用計算方法求解氣動噪聲絕望了？“愛到妥協(xié)，到頭來還是無解”……
當氣動噪聲遇見LBM，一切柳暗花明
30年前橫空出世的格子玻爾茲曼方法（LBM）在一個更基礎的動力學層面，用離散的波爾茲曼方程模擬流體。LBM基于微觀粒子統(tǒng)計規(guī)律研究流場空間的粒子分布，借助其速度分布函數求解粒子在時域內的遷移和碰撞，并通過簡單的三大守恒定律來封閉方程，再進行對粒子的統(tǒng)計獲取宏觀量，最后通過氣體狀態(tài)方程顯式的求解當地的壓力。所以，LBM是天然瞬態(tài)可壓縮的求解器。
另外，LBM的物理模型僅限于捕捉粒子或者粒子微團的動力學行為，而不用艱難地求解非線性偏微分方程，避免了傳統(tǒng)CFD求解器（FDM/FVM）的耗散\色散問題，使得微小的聲波能量在流場計算過程中同時被捕獲。另外，LBM在模型處理、網格生成及計算并行效率等方面都有了質的飛躍，這些獨特優(yōu)勢更助力它非常適合于氣動噪聲計算。
不是所有LBM都叫PowerFLOW
盡管LBM自帶氣動噪聲計算光環(huán)，然而想要通過LBM方法準確的求解氣動噪聲，仍然有很多技術細節(jié)需要仔細處理，顯得困難重重。記得2018年的時候，我們和某高校進行學術交流，展示了很多氣動噪聲的成功案例。后來推杯換盞之際，一位老師提到他自己也在用LBM做這方面的研究，可是結果不甚理想。好吧，廣告時間開始：不是所有LBM都叫PowerFLOW（大家可以自行腦補筆者手拿PowerFLOW光盤的樣子）。筆者強烈推薦各位看官茶余飯后再看看本專欄的前4篇文章，大概能知道PowerFLOW到底是怎么從LBM這頭奶牛里面擠出來不一樣的牛奶。
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