寬帶噪聲源模型
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
寬帶噪聲源模型的視頻教程
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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寬帶噪聲源模型的實例教程
其中包括：
Proudman模型
射流噪聲源模型
邊界層噪聲源模型
線性歐拉方程源項
Lilley方程源項
考慮到人們最終是想要提出一些措施來降低噪聲，因此利用噪聲源模型可以對聲源進行診斷，以確定流動的哪一部分是產生噪聲的主要原因。需要注意的是，這些聲源模型并不能預測接收器處的聲音。
與直接法和FW-H積分法不同，寬帶噪聲源模型不需要對任何流體動力學方程進行瞬態求解。噪聲源模型所需要的是典型的RANS模型所提供的物理量（如平均速度場、湍動能和湍流耗散率等）。因此使用寬帶噪聲源模型需要計算資源較少。
展開 </p><p class="ql-align-justify">使用計算的方法對噪聲產生進行建模時，必須捕捉與聲學分析相關的噪聲源和頻率，噪聲源的分辨率取決于湍流建模的保真度，在噪聲的模擬中主要有以下方法。</p><p><strong>1.寬帶噪聲源模型</strong></p><p class="ql-align-justify"> 在近場噪聲預測中，寬帶噪聲源模型用于計算主要噪聲源的位置和強度。在頻率域中，寬帶噪聲具有連續的頻譜，其中，聲能在給定范圍內的所有頻率處連續分布。噪聲源包含偶極源的表面分布（Curle模型）和四極源的體積分布（Proudman模型）。</p><p><strong>2.Ffowcs Williams-Hawkings（FW-H）氣動聲學模型</strong></p><p class="ql-align-justify"> FW-H氣動聲學模型是基于積分公式預測遠場聲學，該模型可計算遠場聲信號，這些信號由CFD求解得出的近場流場數據擴展得到，目的是預測每個接收器位置處的小振幅聲壓波動。FW-H聲學模型只用于預測自由空間中的聲音傳播，不包括聲音反射、折射或材料改性等效果。FW-H模型是將連續性方程和動量方程精確地重新整理為不均勻波方程形式，即使在積分表面位于非線性流體區域中的情況下，FW-H方程的結果同樣精確，其根據自由空間格林函數來計算接受器位置處的聲壓。</p><p><strong>3.直接噪聲模擬</strong></p><p class="ql-align-justify"> 直接噪聲模擬需要求解整個流場以進行全面的非穩態模擬，要計算空氣動力生成的聲學特性，需要記錄點（探頭）或表面上隨時間變化的靜壓。
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4.噪聲控制優化
預測建筑周邊及內部風噪聲分布，識別噪聲源（如百葉、通風器）空間分布，及其在風環境下產生噪聲的聲壓級大小，評估其對周邊敏感區域（如住宅、醫院、學校）的影響。指導選用低噪聲構件、優化幾何造型（如導流鰭片）、設置聲屏障，有效降低室內外噪聲污染，提升聲環境舒適度。
重要模型設置
1. Lumerical模型設置——介電常數旋轉
STACK求解器假設入射平面始終為xz平面（即φ=0）。要獲得各向異性層對具有給定方位角φ的入射光的響應，必須將相應材料的光軸（即介電常數張量）旋轉-φ度。
2. Speos模型設置——傳感器色度和光譜采樣
選擇與STACK中仿真匹配的采樣非常重要。
更新模型
1.
Ansys Lumerical FDTD
Lumerical Burst改進（“提交即忘”模式、支持S參數掃描、支持Spot實例）
GPU加速FDTD仿真的新功能（體電流源、寬帶源、直接網格劃分）
RCWA求解器新功能（Theta和Phi二維映射、擴展場監視器區域、內存與線程的自動平衡）
3D CAD現代窗口設為默認模式
Ansys LumericalMultiphysics
案例設置與操作
模型構建
基于 OAS 軟件三維建模與非序列光線追跡功能，精準構建 DMD 投影燈完整光學模型。光源模塊導入 LED / 激光模型，依托軟件材料庫定義光譜分布、發散角與光通量參數；搭建微透鏡陣列與復曲面透鏡組成的準直勻光結構，參數化控制透鏡曲率、厚度與間距。
DMD 芯片模塊采用 MEMS 對象建模，按實際芯片參數定義微鏡尺寸、陣列排布與偏轉角度。
案例設置與操作
模型構建
采用 OAS 軟件序列光線追跡模式，構建擴束準直結構，由負透鏡與正透鏡組合而成，無內部實焦點，適配高功率激光應用場景。透鏡材料選用熔融石英，匹配紅外波段低吸收與高激光損傷閾值需求；表面鍍制寬帶增透膜，控制反射率，提升光能利用率。
光源與探測器設置
在軟件光源模塊中創建高斯光束光源，精準匹配實際激光器輸出模式，設定束腰半徑、光軸方向與能量分布。
第六章 五維傳感的分層架構模型
6.1 Layer 0：物理世界
五維光場信息源，包含光譜、偏振、相位、時間和強度五個相互正交的維度。
6.2 Layer 1：光收集層
自由曲面光學實現廣域波前重塑，液體透鏡實現毫秒級焦點切換，超構表面實現像素級頻譜和偏振編碼。當前TRL：自由曲面6-7，液體透鏡8-9，超構表面6-9。
同時利用軟件雜散光分析功能，識別系統內鬼像、散射等雜散光干擾源，定位關鍵影響區域并提出優化方案。
關鍵技術拆解
噪聲測試與建模的工程細節
1. 噪聲源精準表征：全場景覆蓋的測試方案
噪聲控制的前提是“摸清噪聲源”，Hotting Brüel & Kj?r提供了從硬件到軟件的完整解決方案。測量在德國諾伊堡空軍基地進行，一個直徑29米的傳聲器陣列布置在地面上，連接到數據采集系統，測量飛機飛越噪聲。
對于任意的WDM信號，OptiSystem采用一種非線性色散傳播的單模光纖模型，用以說明信號的振幅和相位受影響的現象和效果。在很大的條件范圍內，這個模型都可以真實的預測波形的失真、眼圖的退化和信號的其它要素。
(3) 接收器
用戶可以依據光探測器輸入端的混合信號來選擇不同的模型。如果噪聲用概率密度函數（PSD）來描述，PIN或者APD將采用基于高斯近似的準分析模型來計算噪聲的作用。
一期一會 | 什么是電機？3個月前
可以通過與Maxwell等軟件解決方案的協同仿真，或在虛擬環境中通過降階模型（ROM）對電機進行建模，以研究不同的場景。
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