計算氣動聲學
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
計算氣動聲學的視頻教程
MSC氣動聲學全解決方案--基于scFLOW2Actran的HVAC管道氣動噪聲案例展示
來自海克斯康大學視頻公開課，微信公眾號：MSCSoftware 視頻簡介： 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。
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STARCCM 系列CFD課程16-氣動聲學
一、課程安排 <01> 寬帶模型：圓柱體噪聲（準備） <02> DES 和 FW-H 實時：圓柱體噪聲（非穩態分析） <03> Ffowcs Williams-Hawkings：聲音傳播（2406版） <04> 信號后處理：FFT 與波數 <05> 聲波建模：圓柱體噪聲 <06> Lighthill 波與擾動對流波建模：簡化 HVAC 管道 <07> 海綿層建模：簡化尾管 二、軟件版本說明
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無人機氣動計算之fluent腳本文件編寫與超算提交
1、掌握fluent的腳本文件的編寫與含義，包括： 文件的編寫； 代碼的解讀； 2、在超算平臺上進行氣動仿真算例的提交，包括： 所需文件的準備； 操作的方法；
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計算氣動聲學的實例教程
切向背景流場中的聲學襯墊
在涉及切向背景流場的聲學襯墊教學模型中，聲學襯墊由八個帶微縫的共振器組成，背景切向流場的馬赫數為 0.3。襯墊上方的聲壓級計算結果與研究論文（Ref. 2）發表的數據高度一致。該示例使用“CFD 模塊”的 SST 湍流模型來計算流動，并使用線性納維-斯托克斯，頻域 接口計算聲傳播。然后對聲學邊界層進行解析，并將默認的線性離散化選項修改為二階離散化，從而改進壁附近的空間解析度。
曲線顯示了在四個不同的驅動頻率下，襯墊上方的表面聲壓級。曲線的彩色部分突出顯示了襯墊的范圍。仿真結果與參考研究論文的實驗結果呈現出高度一致。
系統在頻率為 100 Hz，馬赫數為 Ma = 0.1 時的內部壓力分布。平面波從流體上游左側入射。
切向背景流場中的聲學襯墊
在涉及切向背景流場的聲學襯墊教學模型中，聲學襯墊由八個帶微縫的共振器組成，背景切向流場的馬赫數為 0.3。襯墊上方的聲壓級計算結果與研究論文（Ref. 2）發表的數據高度一致。該示例使用“CFD 模塊”的 SST 湍流模型來計算流動，并使用線性納維-斯托克斯，頻域 接口計算聲傳播。然后對聲學邊界層進行解析，并將默認的線性離散化選項修改為二階離散化，從而改進壁附近的空間解析度。
曲線顯示了在四個不同的驅動頻率下，襯墊上方的表面聲壓級。曲線的彩色部分突出顯示了襯墊的范圍。仿真結果與參考研究論文的實驗結果呈現出高度一致。
聲速波動在襯墊上方作為平面波進行傳播，動畫顯示前四個襯墊。驅動頻率為 1000 Hz。彩色圖顯示速度大小，箭頭顯示速度矢量。在襯墊表面的小孔附近，流體與聲學的相互作用產生了渦流。
科里奧利流量計
科里奧利流量計——又稱質量流量計或慣性流量計——可以測量流經此流量計的流體質量流率。該裝置還可以計算流體密度以及基于密度的體積流率。
展開 在計算氣動聲學的時候，有些情況是需要我們提取流體計算的結果作為聲學分析的邊界條件，
但是，有些流體網格因為物理模型的問題需要我們設定interface，恰恰你是機械，對流體了解一點，又不想花費太多時間來學習專業的流體劃分網格，下面這個貼子應該多少會起到幫助。
題目《如何用hypermesh生成包含interface的流體網格-ujs》
hypermesh中如何設定interface面.pdf
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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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 聲學類比本質上把聲音的傳播與其產生分離開來，使人們能夠將流動求解過程與聲學分析分離開來。
ANSYS FLUENT提供了一種基于FWOWCS Williams and Hawkings（FW-H）公式的方法。FW-H公式采用了Lighthill聲類比的通用形式，能夠預測單極子、偶極子和四極子等等效聲源所產生的聲音。FLUENT采用時域積分公式，通過計算幾個表面積分，直接計算出指定接收位置的聲壓或聲信號的時間歷程。
流場變量（如聲源面的壓力、速度分量和密度等）的時間精確解是計算表面積分的必要條件。時間精確解可以從非定常RANS方程、大渦模擬(LES)或混合RANS-LES模型中獲得，以適用于手頭的流動和想要捕捉的特征（如渦脫落）。聲源面不僅可以放置在不透水的壁面上，還可以放置在內部（滲透）面上，這使得能夠考慮聲源面所包圍的四極子的貢獻。寬頻噪聲和聲調噪聲都可以根據流動計算中考慮的流動性質（噪聲源）、湍流模型的使用以及流動的時間尺度進行預測。
FLUENT中的FW-H模型的一個重要缺陷是其只適用于預測聲音在自由空間的傳播。因此雖然該模型可以合理地用于預測由外部空氣動力流動（如地面車輛和飛機周圍流懂）引起的遠場噪聲，但它不能用于預測管道或墻壁封閉空間內的噪聲傳播。
3、基于波動方程的方法
這種混合模擬方法是為了模擬低馬赫數流動的氣動聲學，聲源的計算采用不可壓縮流動模型，聲源產生的聲音傳播的計算采用微分波動方程。Fluent中實現的聲學波動方程是由Ewert和Schroeder 在恒密度流動假設下推導出的聲擾動方程。
展開 引言
混合方法是一種
常用的計算氣動聲學方法。該方法認為氣動聲源與流動的湍流相關，但聲場對流場沒有反作用。該方法本質上是一個兩步求解方案。第一步，使用URANS、LES或DES求解非定常流場。第二步，從CFD結果中提取聲源并求解聲音傳播。
軸流風扇產生的聲音具有兩個獨立且獨特的特征：線譜音調和寬頻帶。混合方法（使用Lighthill類比和對整個信號進行一次離散傅里葉變換）可以預測寬頻帶信號，但通常會得到不切實際的高波動噪聲結果。論文中提出了一種針對風扇噪聲問題的一種新的組合方法。與傳統的混合方法不同，該方法具有準確捕獲線譜音調噪聲并可獲得平滑的寬頻帶噪聲曲線的優點。
數值計算
首先進行非穩態CFD仿真進行。計算域由靜止場和包圍風扇的旋轉域組成，如下圖1所示。該模型捕捉了所有細節，例如風扇孔口、風扇護罩、線圈和百葉窗。在本研究中，線圈被建模為多孔區域，并應用滑動網格方法來計算Actran氣動聲學模擬所需的非定常CFD結果。旋轉域（風扇）的旋轉頻率為1118RPM。例子中的時間步長為0.0005s。此次模擬，0.8秒的總時間確保所求最小頻率遠小于37.2Hz（葉片通過頻率）。
圖1：旋轉域包圍風扇葉片，靜止域包含流動障礙物和多孔線圈
Lighthill聲類比有兩種源的計算方式，分別是在域的整個體積上和在源的表面上執行源的計算。如果采用前一種方法，源計算需要整個域上的CFD信息，但在后一種方法中，我們只需要在單個表面而不是體積上讀取速度信息（以及不可壓縮模擬情況下的密度），從文件管理的角度來看，這是一個很大的優勢。
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本案例對圓柱繞流的氣動噪聲展開了仿真計算。主要涉及到二維模型LES大渦模擬的開啟、FW-H模型的使用。計算模型簡單，為氣動噪聲常用的驗證模型。通過對該案例的學習，后續可以通過該方法對各類航空航天、船舶等領域的氣動噪聲展開預報。
1 workbench 設置
本案例計算模型簡單，相關的workbench設置如下圖：
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
本案例采用的圓柱體直徑為
04
ICFD映射工具:CFD-聲學耦合檢查
自動檢查和可視化 CFD 網格與聲學網格之間的映射；
避免在未充分準確考慮聲源的情況下啟動昂貴的氣動聲學計算；
獲得更準確的氣動聲學數據計算功能。
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><h3><strong>風機噪聲仿真流程</strong></h3><p class="ql-align-justify"> 風機噪聲仿真的流程是一個系統而復雜的過程，它結合了計算流體動力學（CFD）和計算氣動聲學（CAA）的方法，以預測和分析風機在運行過程中產生的噪聲。
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
更進一步，還可以結合CAA（計算氣動聲學）分析風噪聲性能與流致噪聲聲源的發生與聲傳播細節；同樣結合熱分析、車輛動力學分析為風阻、風噪、熱管理、操穩、NVH等性能進行同步優化。
2.2 基于Simdroid的Cyber-truck空氣動力學特性分析
從Cyber-truck的實車圖來看，整個前風擋從車頭到車頂是一個角度的傾角，這是該車型降低車輛風阻系數的一個外部造型設計特征。
在本研究中，線圈被建模為多孔區域，并應用滑動網格方法來計算Actran氣動聲學模擬所需的非定常CFD結果。旋轉域（風扇）的旋轉頻率為1118RPM。例子中的時間步長為0.0005s。此次模擬，0.8秒的總時間確保所求最小頻率遠小于37.2Hz（葉片通過頻率）。
混合方法是一種常用的計算氣動聲學方法
混合方法是一種常用的計算氣動聲學方法
STAR-CCM+計算二維翼型氣動性能
3、基于波動方程的方法
這種混合模擬方法是為了模擬低馬赫數流動的氣動聲學，聲源的計算采用不可壓縮流動模型，聲源產生的聲音傳播的計算采用微分波動方程。Fluent中實現的聲學波動方程是由Ewert和Schroeder 在恒密度流動假設下推導出的聲擾動方程。
