流致噪聲仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
流致噪聲仿真的視頻教程
基于有限元方法的整車風(fēng)噪聲仿真分析介紹
本節(jié)課適用人群： 汽車空氣動(dòng)力學(xué)開發(fā)工程師、NVH性能開發(fā)工程師；車輛工程等相關(guān)專業(yè)的高校師生； 其它行業(yè)關(guān)注氣動(dòng)/流致噪聲仿真分析的相關(guān)工程師。 課程內(nèi)容： 整車風(fēng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理； 基于聲類比方法的整車風(fēng)噪聲仿真分析； 基于波數(shù)分解方法的整車風(fēng)噪聲仿真分析； 整車風(fēng)噪聲快速分析方法； 典型案例分享。
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417-三維圓柱繞流流場及噪聲仿真有聲解說視頻Workbench2020R1-FLUENT
POST-TECPLOT2019_MATLAB2017軟件的基本操作方法 課程介紹： 417-三維圓柱繞流流場及噪聲仿真有聲解說視頻Workbench2020R1-SCDM-ICEM-FLUENT-POST-TECPLOT2019_MATLAB2017 圓柱直徑（特征長度）D=10mm，計(jì)算域?qū)挒锽=πD≈31.4（取整32mm），來流速度（特征速度）U0=72m/s，雷諾數(shù)Re=4.8×104
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流致噪聲仿真的實(shí)例教程
摘要
能源、船舶、電力行業(yè)常見的載流管道，通常包含彎頭、三通、異徑、閥門等流動(dòng)奇異處，當(dāng)流體(液體、氣體)在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)形成湍流。從定性的角度分析可得，湍流自身含有的湍動(dòng)能一部分作為管道結(jié)構(gòu)振動(dòng)的激勵(lì)作用在管壁上，引起管壁的振動(dòng)以及向外輻射噪聲，另一部分能量將作為流動(dòng)聲源在管內(nèi)產(chǎn)生噪聲。流致噪聲在航海、航空領(lǐng)域受到高度的關(guān)注，它不僅造成飛機(jī)、直升機(jī)艙室乘員感觀和心理上的不適，還嚴(yán)重影響水下作戰(zhàn)平臺（如潛艇）的隱蔽性。流致噪聲是指由于運(yùn)動(dòng)流體與固體邊界相互作用以及流體內(nèi)部湍流所引起的輻射噪聲。其主要激發(fā)機(jī)理是由于固體與流體的相對運(yùn)動(dòng)以及流體自身的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)所激起的流體內(nèi)部及壓力擾動(dòng)在介質(zhì)中的傳遞。
自上世紀(jì)50年代，我國就已開展了湍流噪聲方面的研究，但進(jìn)展緩慢；而且早期研究主要集中于湍流邊界層的近場特性，對流體自輻射噪聲的研究較少。時(shí)至今日，湍流噪聲的理論研究大都基于Lighthill聲比擬方程、Powell渦聲理論及Kirchhoff理論；其中Powell渦聲理論和Kirchhoff理論均是基于Lighthill聲比擬理論發(fā)展而來。
當(dāng)流體流經(jīng)封閉的障礙物管時(shí)，在障礙物管和主管道連接處由于慣性、流體內(nèi)摩擦力、邊界層脫落效應(yīng)的耦合疊加而產(chǎn)生漩渦脫落，其形成的管內(nèi)噪聲是管道聲致振動(dòng)疲勞損傷的重要原因。本技術(shù)貼從典型的漩渦脫落管內(nèi)噪聲為例，介紹管內(nèi)流動(dòng)噪聲的計(jì)算方法。
本文使用ANSYS Fluent 19.0軟件，對圓柱擾流流動(dòng)所引起的誘導(dǎo)噪聲進(jìn)行聲比擬仿真，內(nèi)容包括網(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。通過聲比擬方法獲得擾流流場和噪聲。
2. 模型仿真描述
本仿真為2D模型，圓柱直徑為1.9cm，來流風(fēng)速為69.2m/s。
展開 本案例建立了一管道式淺口腔結(jié)構(gòu)，基于COMSOL軟件的CFD模塊和聲學(xué)模塊仿真了管道系統(tǒng)中一種簡單的腔內(nèi)流噪情景。仿真結(jié)果如圖所示。
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2.2.2流致振動(dòng)噪聲分析流程
在進(jìn)行流致振動(dòng)噪聲計(jì)算時(shí)，一般需要考慮流體脈動(dòng)引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)噪聲，考慮到流體可壓計(jì)算收斂困難和計(jì)算效率低等原因，通常CFD定義為不可壓模型，此時(shí)需要提取結(jié)構(gòu)表面（如管道或者蝸殼等）脈動(dòng)信息和湍流聲源，同時(shí)考慮殼體內(nèi)外部聲場、結(jié)構(gòu)聲透射以及吸聲材料特性等，進(jìn)行包含有流場和結(jié)構(gòu)的聲振耦合求解，獲得流動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)輻射噪聲問題。
圖2-2 流致振動(dòng)噪聲計(jì)算流程圖
對以上分析流程解釋如下：
（1）建立CFD分析模型，利用URANS、LES或DES方法進(jìn)行非定常流場計(jì)算，輸出CFD基本量如速度、壓力、密度等值；
（2）利用Actran軟件提取流動(dòng)壓力脈動(dòng)和體聲源信息，然后進(jìn)行離散傅里葉的時(shí)頻轉(zhuǎn)換，將時(shí)域的信息轉(zhuǎn)換為頻域的信息；
（3）建立聲振耦合仿真計(jì)算模型，將（2）中獲得流體氣動(dòng)聲源激勵(lì)和湍流脈動(dòng)激勵(lì)插值到聲學(xué)網(wǎng)格上，同時(shí)可以考慮試驗(yàn)值獲得的結(jié)構(gòu)振動(dòng)激勵(lì)；
（4）進(jìn)行流體和結(jié)構(gòu)耦合的旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲求解計(jì)算；
（5）結(jié)果后處理，導(dǎo)出預(yù)設(shè)場點(diǎn)的聲場云圖和聲壓頻響函數(shù)，或者導(dǎo)出結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移。
實(shí)際的工程問題可能同時(shí)存在上述的兩種噪聲源（湍流噪聲與流致振動(dòng)噪聲），試驗(yàn)測試的結(jié)果往往也包括所有這些噪聲源，但是我們很難從測試數(shù)據(jù)中分離出這些噪聲源。采用數(shù)值仿真手段就很容易對這兩種噪聲源分開計(jì)算，也可以同時(shí)考慮兩種噪聲源作用下的噪聲結(jié)果，這樣做的目的就可以方便的統(tǒng)計(jì)出不同噪聲源對噪聲的貢獻(xiàn)量，以及不同噪聲源起主導(dǎo)作用的頻段，從根本上了解噪聲的發(fā)生機(jī)制，為后續(xù)降噪優(yōu)化提供科學(xué)的依據(jù)。
3 數(shù)值計(jì)算建模規(guī)范
3.1CFD計(jì)算設(shè)置規(guī)范
3.1.1網(wǎng)格劃分要求
流動(dòng)噪聲計(jì)算中核心部件是旋轉(zhuǎn)葉片，為了更好的計(jì)算流動(dòng)區(qū)域的流場，特別是葉片的流動(dòng)邊界層，需要對葉片生成邊界層網(wǎng)格。
展開 利用Exa公司的新技術(shù)，預(yù)測汽車零部件和系統(tǒng)中的流致噪聲是可能的。由Exa公司開發(fā)的一項(xiàng)革命性的新技術(shù)，可以在模擬中清楚地識別出空氣聲學(xué)噪聲源。
這個(gè)正在申請專利的功能叫做FIND（流致噪聲檢測）是在Exa power聲學(xué)軟件中實(shí)現(xiàn)的。Exa的聲學(xué)應(yīng)用高級主管Franck Perot說:“以前的方法從如何從流動(dòng)結(jié)果中提取實(shí)際信息，以減少噪音，這需要大量的培訓(xùn)。Exa的工程師已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的算法，可以量化流中的每一個(gè)單獨(dú)的渦流。”
FIND功能還可以分析設(shè)計(jì)的流體流動(dòng)，并突出顯示每個(gè)區(qū)域的不同噪音水平。這使得工程師能夠識別出輻射噪聲的主要來源。在設(shè)計(jì)修改之前和之后也可以聽到產(chǎn)生的噪音，這樣可以聽到改進(jìn)之后的效果。Perot說：“為了驗(yàn)證這個(gè)技術(shù)，我們測試了大量的測試用例和生產(chǎn)案例，這些測試用例的噪音水平是通過測量得到的，并運(yùn)行了PowerFlow以獲得參考模擬結(jié)果。
在這一點(diǎn)上，我們知道FIND所預(yù)測的噪聲源是正確的。我們下一步要做的是查看不同的修改，以檢查工具是否確實(shí)能夠指導(dǎo)設(shè)計(jì)。當(dāng)我們檢查FIND的輸出功率時(shí)，我們在分貝差異方面得到了正確的趨勢，這讓我們有信心去描述不同的設(shè)計(jì)。”FIND對于預(yù)測諸如溫室或底盤風(fēng)噪聲、HVAC和風(fēng)機(jī)噪聲或來自排氣系統(tǒng)的噪聲的噪聲源特別有用。在與Exa的密切合作下，寶馬集團(tuán)已經(jīng)使用新工具對完整的HVAC系統(tǒng)進(jìn)行了空氣聲學(xué)評估。寶馬此前曾發(fā)現(xiàn)，通過諸如管道或鼓風(fēng)機(jī)等獨(dú)立部件的流動(dòng)分析，對整個(gè)系統(tǒng)的聲學(xué)性能給出了不完全的信息。更糟糕的是，人們發(fā)現(xiàn)，僅僅根據(jù)它產(chǎn)生的聲音來決定改進(jìn)哪個(gè)子系統(tǒng)是錯(cuò)誤的。
通過使用PowerFlow的瞬態(tài)模擬作為分析完整的HVAC系統(tǒng)的基礎(chǔ)，寶馬工程師不僅能夠看到聲音是如何產(chǎn)生的，也能看到聲音是如何通過系統(tǒng)傳播到乘客的耳朵的。
展開 基于有限元方法的整車風(fēng)噪聲仿真分析
隨著動(dòng)力總成噪聲、輪胎/路面噪聲得到有效控制以及車速的不斷提高，風(fēng)噪聲已成為當(dāng)前高速車輛的主要噪聲源之一。在較高行駛速度下，汽車風(fēng)噪聲能量會(huì)隨汽車行駛速度的六次方增長，而其它噪聲隨車速的增長遠(yuǎn)低于風(fēng)噪。風(fēng)噪是高速行駛下汽車的重要噪聲源，它對車內(nèi)人員的乘坐舒適性有著重要影響。
課程內(nèi)容
整車風(fēng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理；
基于聲類比方法的整車風(fēng)噪聲仿真分析；
基于波數(shù)分解方法的整車風(fēng)噪聲仿真分析；
整車風(fēng)噪聲快速分析方法；
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主要針對人員
汽車空氣動(dòng)力學(xué)開發(fā)工程師、NVH性能開發(fā)工程師；
車輛工程等相關(guān)專業(yè)的高校師生；
? 其它行業(yè)關(guān)注氣動(dòng)/流致噪聲仿真分析的相關(guān)工程師。
直播時(shí)間
6月28日，晚上19點(diǎn)30。
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講師介紹
姜鴻
氣動(dòng)聲學(xué)部門經(jīng)理
主要從事整車風(fēng)噪聲仿真分析與優(yōu)化、HVAC氣動(dòng)噪聲仿真分析與優(yōu)化等相關(guān)工作，曾主持完成多個(gè)整車風(fēng)噪聲開發(fā)項(xiàng)目，包括：某新能源汽車風(fēng)噪聲仿真分析與對標(biāo)、整車風(fēng)噪聲快速仿真分析方法研究、HVAC氣動(dòng)噪聲分析與優(yōu)化、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇噪聲分析與優(yōu)化等項(xiàng)目。
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流致噪聲仿真的最新內(nèi)容
1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械流致噪聲問題
1.1 背景介紹
旋轉(zhuǎn)機(jī)械如泵、風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇、螺旋槳、渦輪機(jī)械等廣泛應(yīng)用于國民生產(chǎn)各部門，隨著產(chǎn)業(yè)競爭的加劇，人們對環(huán)保意識的提高，噪聲也成為產(chǎn)品核心競爭力的指標(biāo)之一，如何降低噪聲也是各大風(fēng)機(jī)廠等制造企業(yè)面臨的最具挑戰(zhàn)性的問題之一。
旋轉(zhuǎn)機(jī)械流致噪聲主要包括兩大類噪聲源：湍流噪聲和流致振動(dòng)噪聲。湍流噪聲主要由其內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)所引起的，從湍流噪聲產(chǎn)生的機(jī)理看，主要分旋轉(zhuǎn)噪聲
1. 摘要
能源、船舶、電力行業(yè)常見的載流管道，通常包含彎頭、三通、異徑、閥門等流動(dòng)奇異處，當(dāng)流體(液體、氣體)在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)形成湍流。從定性的角度分析可得，湍流自身含有的湍動(dòng)能一部分作為管道結(jié)構(gòu)振動(dòng)的激勵(lì)作用在管壁上，引起管壁的振動(dòng)以及向外輻射噪聲，另一部分能量將作為流動(dòng)聲源在管內(nèi)產(chǎn)生噪聲。流致噪聲在航海、航空領(lǐng)域受到高度的關(guān)注，它不僅造成飛機(jī)、直升機(jī)艙室乘員感觀和心理上的不適
對于風(fēng)扇氣動(dòng)/流致噪聲的預(yù)測，或者說在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用氣動(dòng)/流致噪聲的仿真分析，一直都存在痛點(diǎn)/難點(diǎn)。
本案例建立了一管道式淺口腔結(jié)構(gòu)，基于COMSOL軟件的CFD模塊和聲學(xué)模塊仿真了管道系統(tǒng)中一種簡單的腔內(nèi)流噪情景。仿真結(jié)果如圖所示。
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利用Exa公司的新技術(shù)，預(yù)測汽車零部件和系統(tǒng)中的流致噪聲是可能的。由Exa公司開發(fā)的一項(xiàng)革命性的新技術(shù)，可以在模擬中清楚地識別出空氣聲學(xué)噪聲源。
這個(gè)正在申請專利的功能叫做FIND（流致噪聲檢測）是在Exa power聲學(xué)軟件中實(shí)現(xiàn)的。Exa的聲學(xué)應(yīng)用高級主管Franck Perot說:“以前的方法從如何從流動(dòng)結(jié)果中提取實(shí)際信息，以減少噪音，這需要大量的培訓(xùn)。Exa的工程師已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的算法
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汽車空氣動(dòng)力學(xué)開發(fā)工程師、NVH性能開發(fā)工程師；
車輛工程等相關(guān)專業(yè)的高校師生；
? 其它行業(yè)關(guān)注氣動(dòng)/流致噪聲仿真分析的相關(guān)工程師。
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排氣流致噪聲仿真 (exhaust – flow noise)
在高頻/大尺度聲學(xué)問題中，則介紹了兩方面探索性應(yīng)用：
7. 車內(nèi)聲腔的高頻響應(yīng)分析(high frequency cavity response)
8.
