流動噪聲仿真的案例
直播課程 | 快速的三維流動噪聲仿真
01/直播主題&時間
快速的三維流動噪聲仿真
11月13日（星期五） 14:00~15:00
02/您所期待的內容
- 氣動噪聲仿真方法及發展
- MSC氣動噪聲聯合仿真解決方案
- 如何運用聯合仿真方法進行風機及管路氣動噪聲聯合仿真
- HVAC管道氣動噪聲聯合仿真實例演示
精彩預告
- scFLOW2Actran氣動聲學包的執行機制
- scFLOW2Actran氣動聲學包流程解析
scFLOW2Actran的設定界面
scFLOW2Actran的聲學網格和后處理
以HVAC系統氣動噪聲解析為例，展示如何在scFLOW中實現聲源和聲輻射分析
03/適合誰來參加？
- 具有CFD仿真基礎的高校學生、企業和研究機構的工程師
- 對航空、汽車聲學領域知識有濃厚興趣的朋友
04/參與方式
掃描下方二維碼注冊
或點擊注冊：https://mpages.mscsoftware.com/WBNCH-ALL2020-11-13Acoustics3Dsimulation_LP-Registration.html
參會須知
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展開 CFD專欄丨空調管路流動噪聲LBM仿真
A.管路流動噪聲的實驗對標
實驗對象是簡單的L形風道，矩形截面 。設置有閥門和無閥門兩種構型，實驗段入口風速為勻速7.5m/s，風道內是充分發展的湍流。實驗段上游采用變速風扇驅動氣流，通過串聯消聲器降低風扇噪聲。待測L形風道放置在消聲室內。在風道內 7 個位置用 1/4 英寸傳感器測量非定常壁面壓力波動。使用 PIV 裝置測量風道內時均流場結構。
實驗裝置原理圖
實驗段L形肘管尺寸
PIV實驗
ultraFluidX仿真模型的時間步長Δt=8.4x10-7s，計算物理時間1.1秒，湍流模型為Smagrinsky LES。
LBM格子加密方式：管路和閥門內壁體貼加密8層0.5mm的格子，管路出口為1mm, 2mm，4mm……2^n格子尺寸過渡。
LBM模型的格子加密
LBM模型的格子加密
瞬態流場動畫顯示，由于流動慣性，在90°彎頭內側發生流動分離，閥門下游的低速區存在較為紊亂的流動，以及管路出口的高速噴流，這些高度非定常的流動區域是噪聲的主要來源。
ultraFluidX仿真結果
管路瞬態流速（有閥門）
在HyperMesh CFD中將時域風壓數據進行信號處理，可以看出管路出口的湍流風壓，幅值大，以對流速度傳播，通常被稱作偽噪聲（Pseudo Noise）。以及向遠場傳播的聲學壓，幅值小，以聲速傳播，并被遠場麥克風記錄。通過FFT處理，用戶可以將特定頻段的信號過濾，更直觀的分析噪聲的產生和傳播。
展開 用lms virtual lab模擬水泵流動噪聲
有償求大佬帶
聲學仿真：船舶噪聲仿真分析
來源：舟山虛擬仿真驗證平臺
船舶噪聲來源主要有三個，分別是艙室噪聲、水下輻射噪聲以及自噪聲，分別介紹如下：
01
艙室噪聲
艙室噪聲是由船舶的結構噪聲和空氣噪聲共同引起的。除空氣聲源艙室和鄰近艙室中的艙室噪聲主要由空氣噪聲決定外，其它艙室的艙室噪聲主要由結構噪聲決定。
02
水下輻射噪聲
船舶在海上航行時引起的水下輻射噪聲，主要由機械設備振動產生的水下噪聲、螺旋槳噪聲、螺旋槳脈動壓力作用在艉部結構產生的水下噪聲和水動力噪聲組成。
03
自噪聲
自噪聲是指聲納接收換能器所接收到的其載體產生的噪聲和聲納設備本身產生噪聲的總和。
目前噪聲仿真分析技術已擁有聲振耦合分析功能，適用于仿真計算船體設備的振動引起的聲輻射、水下艦艇的聲輻射、阻尼與隔振等問題，并可以通過合理地優化船舶總體結構與各部件，達到減振降噪的目的。圖中是水下某艦艇聲輻射仿真分析應用示例。
展開 
電機振動噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
8）噪聲體設置。如圖56所示，工具欄中單擊Acoustic Body命令，在彈出的窗口中做如下設置：
在Geometry欄中選擇兩個幾何實體，此時在Geometry欄中將顯示2Bodies；
在Mass Density欄中輸入1.0241；
在Sound欄中輸入343.24。
圖55 分析設置 圖56 噪聲體設置
9）如圖57所示，在extsurf流固耦合表面導入速度邊界條件，在Source Bodies中選擇All選項。
圖57 速度邊界
10）如圖58所示，在outer表面設置為輻射表面。
圖58 輻射邊界
11）經過有限元計算后如圖59所示為0度相角的聲壓壓強分布。
12）如圖60所示為0度相角的聲壓級分布。
圖59 聲壓 圖60 聲壓級
13）示通過修改計算因子得到A記權的聲壓級如圖61所示。
圖61 A記權聲壓級
4.結論
本操作案例僅介紹了如何在ANSYS Workbench平臺上，通過Maxwell電磁模塊與Mechanical模塊進行電機的電磁結構噪聲仿真的操作流程，對電機實際結構進行仿真計算時需要充分考慮電機的結構特點。
文章來源：西莫電機論壇
展開 電機振動噪聲建模分析：基于導入DXF轉子模型導入MANATEE的振動噪聲仿真分析
通過導入DXF文件與MANATEE的耦合可以更加方便，更加準確的進行電機電磁振動噪聲的仿真分析，為用戶提供了切實可行的解決方案。
文章來源：天源科技
自主研發噪聲仿真軟件ProNas如何解決中高頻噪聲難題
由于擯棄了模態密度等相關概念，免去了計算、測量和仿真結構阻抗的過程，免去判斷SEA理論假設是否符合的大量工作以及避免了由此產生的錯誤，直接在模型中加載結構加速度載荷即可得到準確的結構噪音載荷及傳遞路徑，是結構噪音計算的里程碑式的進步。
結構、聲場、聲學材料一并解決；只需簡單粗化的有限元網格，計算效率高。
（3）直觀的后處理
直觀顯示結構振動速度、能量及能量密度在結構上的分布
直觀顯示聲腔聲壓級、能量及能量密度在聲腔空間或體單元中的分布
快速直觀地找到結構振動及噪聲輻射的熱點
（4）界面友好，易于操作
ProNAS用戶操作界面
ProNAS后處理界面
ProNas應用案例
ProNas的應用領域包括：汽車、船舶、軌道車輛、航空航天、汽車零部件、起重機械、家用電器、聲學材料、通用機械、環境保護、建筑聲學設計等。
①汽車整車聲學響應分析
② 散射激勵輸入下的空氣傳播噪聲分析
③ 高鐵機車結構噪聲與空氣噪聲分析
④船舶結構噪聲與空氣噪聲仿真分析
結論概述
混合EFEA-SEA 技術和基于能量有限元法的工程開發與應用，能夠破解傳統能量有限元技術很難廣泛和深入應用于實際工程項目的困局，為用戶帶來實際的應用價值。
1、噪聲振動控制與優化，確定產品性能滿足設計要求。
2、優越的核心算法帶來更加高效的計算效率及精確的仿真結果。
3、提供聲學傳遞路徑功能，確定滿足噪聲振動要求的最佳設計。
4、聲學包設計，用戶可自由輸入聲學包材料參數進行數據的分析。
展開 巖石裂隙中的流體流動仿真
本案例基于COMSOL軟件中的PDE模塊，采用雷諾方程對巖石裂隙中的流體流動過程進行了仿真，模擬結果如下：
感興趣的朋友可加我交流模型。
電機振動噪聲建模分析：基于Motor-CAD的永磁同步電機E-NVH仿真分析（單一工況點噪聲）
目前，新能源汽車電機的噪聲問題變得越來越突出，電機的電磁振動噪聲是設計人員研究的熱點問題，而電磁振動噪聲的激勵源電磁力波至關重要。本文基于Motor-CAD對永磁同步電機進行電磁振動噪聲（E-NVH）仿真分析，為永磁同步電機的E-NVH分析提供理論依據，并為永磁同步電機的E-NVH提供優化途徑。
Motor-CAD是全球領先的新能源汽車電機選型分析及設計軟件，用于新能源汽車電機的選型匹配，優化設計，競品分析，拆解分析等。開發至今，已被全球主要的整車生產企業、電機生產商、科研機構及高校等廣泛使用。
Motor-CAD集成化軟件包，可在選型、設計階段高效地對電機進行電磁和熱性能測試；軟件包括：電磁（EMag）、熱（Therm）、機械模塊（Mechanical）和虛擬實驗室（Lab）四個模塊，可在幾分鐘內精確評估電磁、熱和電磁振動噪聲特性。
本例以一臺48S8P永磁同步電機為例，對電機的電磁噪聲進行仿真分析。通過Motor-CAD中的Mechanical模塊對電機E-NVH進行仿真分析，為后續的降噪方案提供思路。下圖所示電機的Motor-CAD模型圖，內置式永磁同步電機，具體的結構參數設置在此不再贅述。
展開 仿真案例｜葉片泵空化流動模擬實驗
許多方面可以而且必須在仿真的虛擬層次上進行。因此，在模擬、實驗和分析之間遵循一個很好的平衡策略是很重要的。模擬可能是非常耗時的，因此必須注意，投入不要過量。當然，數值實驗通常比實際硬件上的測量要便宜得多。此外，仿真技術現在變得越來越強大，應用范圍也得到了很大的擴展。需要注意的是，只要不可能從這些數據（數值或經驗數據）導出簡單的模型和視圖，數值數據就可能和經驗數據一樣無用。
確定靜液壓泵流量極限已被證明是關鍵一步。在產品設計過程中，開發工程師需要一種簡單、快速的計算工具來進行純估算。1D建模是滿足這一需求的最有效方法。1D模型具有有限的變量數目，并允許進行詳細的分析。量綱分析可以用來獲得一個問題的規則參數。計算流體力學(CFD)在模型參數確定或模型改進時起到了很好的支持作用。在這種情況下，流量系數是一個非常突出的例子。因此，人最終可以得出一個很好的模型，該模型可以用完全開發的產品的可用實驗數據來驗證。在產品設計的下一個周期中應用該模型可能有助于避免以前的缺點。因此，我們嘗試在這個卓有成效的共生體中采用1D模擬和CFD并行的策略。
CFD 模擬策略
在嘗試用CFD進行全3D葉片泵模擬之前，建議從2D可行性研究開始。原因在于FLUENT中的空化模型可能導致求解器的嚴重收斂問題，這需要長期手動調整求解器的設置。根據我們的經驗，這種情況發生在靜止的3D流中。此外，葉片泵的全面模擬需要FLUENT中提供的幾種模擬技術的組合。首先，我們有一個非定常流動問題。正如我們在第1節中所看到的，靜液壓泵的工作方式是顯式變化的幾何形狀。運動部件的運動不是像渦輪機那樣由純粹的旋轉組成的。因此，不存在運動參考系，其中運動部件處于靜止狀態。動態網格技術的應用是十分必要的。最后，在所注意的泵速度下，工作介質是處于高度可壓縮狀態的流體。
展開 設計仿真 | 基于Actran的螺旋槳非空化噪聲仿真研究
然而，在船舶設計和運行中，螺旋槳的噪聲問題一直是一個重要且復雜的挑戰。
本研究使用仿真手段對旋轉槳的非空化噪聲進行研究。研究分為流體動力學仿真計算和聲學仿真計算，流體計算以縮比的DMPT P4119標準槳為研究對象。在穩態計算中，采用SST 湍流模型。瞬態計算采用大渦模擬(LES)湍流模型，計算不同工況下螺旋槳的水動力性能。所得流場結果與文獻中的試驗數據誤差在5%以內。聲學計算采用聲學商業軟件ACTRAN中的Lighthill聲類比方法計算螺旋槳在進速系數J=0.833時的非空化噪聲，所得聲場結果與文獻中的試驗數據誤差在10dB以內。
Research Methods
研究方法
01
槳葉模型
根據獲得的DTMB P4119螺旋槳的型值表，進行幾何建模。螺旋槳直徑為0.3048米，葉片數為3。完成標準尺寸的螺旋槳建模后，以螺旋槳中心為基準點，按比例縮小，縮放因子為0.657894。縮放后的直徑為D=0.2米。縮小比例的螺旋槳的主要特征如表1所示。
02
流體動力學模型
如圖1所示在螺旋槳周圍創建三個流體域，即螺旋槳周圍均勻包裹小流體域，中間流體域及最外層流體域。螺旋槳周圍均勻包裹小流體域為旋轉域，包裹住螺旋槳。中間流體域（Mid region）為靜止域專為Actran計算時數據提取。采用速度進口邊界（velocity inlet）模擬流體的流動，流體流動方向垂直于進口表面。螺旋槳表面被設定為無滑移邊界（wall），而計算域的外圓柱面被設定為對稱邊界（symmetry）。流體出口被設定為壓力出口邊界（pressure outlet），不同區域之間的交界面設定為Interface邊界，如下圖2示。初始壓力被設定為表壓。
展開 
巖土力學中的塑性流動仿真與分析
實地測試的成本極高，因此仿真就顯得非常實用，甚至必不可少。人們開發了很多數值模型來深入研究土壤行為。在這里，我們將向您介紹 COMSOL Multiphysics 中用于研究土壤的運用最為普遍的模型，及對隧道開挖實例進行分析。
巖土工程快速入門
建筑界普遍存在這樣一個趨勢：海上結構物建造的水域越來越深；建筑物之間的距離越來越近；海上風力發電機建造在離海岸很遠的深海中，這使其可能面臨著極其嚴苛的負載條件。因此，近幾十年來，巖土工程師開發了多種數值仿真來應對這種建筑趨勢以確保建筑的安全性。
“Paris Metro construction 03300288-3″。已獲 Public domain 許可，通過 Wikimedia Commons 共享。
塑性與巖土材料
塑性是指材料能穩定地發生永久變形而不破壞其完整性的能力，金屬、土壤、巖石、混凝土等材料便具有這樣的特性。當造成彈性形變的應力上升到達一個特定的應力級別——屈服應力時，材料開始產生塑性形變。
彈/塑性行為是與路徑相關的，應力取決于材料的之前的變形行為。因此，塑性模型通常與應力變化速率直接關聯，而非應力和塑性應變。整個行業中應用最為廣泛、最著名的塑性模型是以 von Mises 屈服面為基礎的，該模型中塑性流動不因壓力的大小而改變。因此，屈服條件及塑性流動只以偏應力張量為基礎。
然而，因為分析土壤物質時需考慮摩擦和膨脹的影響，所以該模型對此類材料無效。讓我們來看看該如何解決這個問題，并簡單介紹一下 COMSOL Multiphysics? 仿真軟件中不同的土壤塑性模型。
土壤及巖石的塑性
對于土壤和巖石等材料，摩擦和膨脹的影響是不可忽略的。眾所周知，這類材料對壓力非常敏感，當施加壓力時會產生不同的拉伸和壓縮行為。
展開 卷狀結構蒸發過程中的鹽水流動分布仿真 ￥800
本案例基于一卷狀結構，結合COMSOL軟件多物理場耦合相關模塊，數值仿真得到受到外部光照射溫度影響下鹽水的溫度場、速度場及濃度分布，仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
伏圖流體力學分析功能介紹及三維管道流動仿真APP開發
流體的流動和傳熱現象廣泛存在于自然界和工業應用中，如能源、航空航天、生物醫學、船舶與海洋工程、汽車工程、化工過程、環境工程、生物醫學工程等。隨著技術的發展，流體力學仿真在這些行業的多個領域具有廣泛的應用實踐。借助流體力學仿真分析，研究人員和工程師可以優化設計、預測系統性能、降低成本和風險，推動相關領域的技術進步和創新。</p><p><br></p><p><strong>二、伏圖流體力學分析功能介紹</strong></p><p><br></p><p>云道智造通用多物理場仿真PaaS平臺伏圖（Simdroid）具備完備的流體力學分析功能，支持多物理場耦合仿真，為仿真工作者提供前處理、求解分析和后處理工具。</p><p><br></p><p><strong>功能特點</strong></p><p><br></p><p>1、支持任意多面體網格</p><p><br></p><p class="ql-align-justify">軟件支持剖分貼體笛卡爾網格、四面體網格，也可以導入任意多面體網格。
展開 民機沖壓空氣系統流動特性仿真研究
地面狀態下風扇處局部壓力分布圖
流量分配仿真計算結果
不同飛行階段下各換熱器的流量分配結果如下圖所示。由于空調系統初級和次級換熱器同處一個流道且截面積相同，同時空氣準備系統初級換熱器和次級換熱器也同處一個流道且截面積相同，因此空調系統初級換熱器與次級換熱器通過的流量一致，空氣準備系統初級換熱器與次級換熱器通過的流量也一致。根據計算得出的流經不同換熱器的沖壓空氣流量，對比各系統換熱器散熱量要求，可以得出目前沖壓空氣流道設計可以滿足各用戶系統的需求。
不同飛行階段下各換熱器的流量分配結果
6
研究結論
1) 采用多孔介質模型等效替代了具有復雜幾何結構的換熱器部件，采用虛擬風扇域替代了實際風扇的動態運動特性。
2) 通過三維穩態數值模型針對沖壓空氣系統實現了全流道氣動特性計算，考慮了機外空氣流動和管道內空氣流動的耦合作用。
3) 獲得了空中和地面不同運行狀態下沖壓空氣流動壓力分布結果，以及不同飛行階段下各換熱器的流量分配結果。
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