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對于風扇氣動/流致噪聲的預(yù)測，或者說在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用氣動/流致噪聲的仿真分析，一直都存在痛點/難點。

本研究中風扇作為唯一的主要聲源，為了加速CFD模擬僅導(dǎo)出包圍風扇的表面，即轉(zhuǎn)子-定子界面靜態(tài)側(cè)的CFD數(shù)據(jù)。CFD求解器采用480個核心的仿真時間接近40小時。最耗時的部分是在每個時間步下寫入數(shù)據(jù)這個步驟，這會減慢求解速度。 本例基于Actran2021.1，采用Lighthill面源方法，將聲源映射到聲學(xué)網(wǎng)格上，并完成時域氣動聲源轉(zhuǎn)成頻域的計算。

風扇噪聲測試 風扇流場CFD仿真 計算氣動聲學(xué) (Computational AeroAcoustics，CAA) 是研究由湍流產(chǎn)生噪聲的問題，常見的比如風扇噪聲，空調(diào)噪聲，通風噪聲等。

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(jié)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。

本研究中風扇作為唯一的主要聲源，為了加速CFD模擬僅導(dǎo)出包圍風扇的表面，即轉(zhuǎn)子-定子界面靜態(tài)側(cè)的CFD數(shù)據(jù)。CFD求解器采用480個核心的仿真時間接近40小時。最耗時的部分是在每個時間步下寫入數(shù)據(jù)這個步驟，這會減慢求解速度。 本例基于Actran2021.1，采用Lighthill面源方法，將聲源映射到聲學(xué)網(wǎng)格上，并完成時域氣動聲源轉(zhuǎn)成頻域的計算。

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(yù)測寬頻帶信號，但通常會得到不切實際的高波動噪聲結(jié)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(tǒng)的混合方法不同，該方法具有準確捕獲線譜音調(diào)噪聲并可獲得平滑的寬頻帶噪聲曲線的優(yōu)點。 數(shù)值計算 首先進行非穩(wěn)態(tài)CFD仿真進行。計算域由靜止場和包圍風扇的旋轉(zhuǎn)域組成，如下圖1所示。

wx_fmt=png&amp;from=appmsg"></p><h3><strong>拓展學(xué)習(xí)（本周五直播-風機氣動噪聲求解方案）</strong></h3><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;流體仿真和聲學(xué)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(lián)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(zhuǎn)機械噪聲多種仿真方案進行對比。

其固有低數(shù)值耗散和LES湍流模型是氣動噪聲仿真理想的選擇。由于低數(shù)值耗散的優(yōu)勢，求解器可以在流場模型中直接模擬聲音傳播，而不需要其他簡化的聲傳輸模型。它可以精確捕獲噪聲水平，可視化流場并顯示噪聲源的位置以及噪聲的傳播方式。ultraFluidX完全基于GPU加速，加速了產(chǎn)品迭代，從而改進設(shè)計周期。

其固有低數(shù)值耗散和LES湍流模型是氣動噪聲仿真理想的選擇。由于低數(shù)值耗散的優(yōu)勢，求解器可以在流場模型中直接模擬聲音傳播，而不需要其他簡化的聲傳輸模型。它可以精確捕獲噪聲水平，可視化流場并顯示噪聲源的位置以及噪聲的傳播方式。ultraFluidX完全基于GPU加速，加速了產(chǎn)品迭代，從而改進設(shè)計周期。

，除了風量、風壓等氣動性能外，氣動噪聲也是很重要的指標。

，在扇葉的前端壓力變化最大，此區(qū)域是冷卻風扇做功的主要區(qū)域［8］；風扇吸力面存在很大的負壓區(qū)域，在葉片的前緣與外圈交接處正、負壓相差較大，出現(xiàn)回流區(qū)域，此處會造成功率損失，風扇氣動噪聲也主要在此區(qū)域發(fā)生［9］.冷卻風扇吸力面壓力最高達100 Pa，壓力面正壓最大的位置與吸力面負壓最小在扇葉上的位置相同，分別位于扇葉的兩面.冷卻風扇的輪轂部分為封閉實體，無氣流通過，壓力分布也比較均勻接近為零.

通過振型分析，認為較低頻率的前六階振動對氣動噪聲影響較大，為設(shè)計低噪聲風機提供了借鑒。下一步將計算葉輪流場，得到葉片流場受力并對葉輪作諧波分析，通過氣動聲 學(xué)公式預(yù)測噪聲的大小，以期望獲得葉輪振動對氣動噪聲的具體量值。文章來源：正脈科工CAE

</p><p><br></p><p class="ql-align-justify">本期海克斯康直播講堂請到了聲學(xué)仿真專家白玉儒，白玉儒老師將為我們帶來電聲系統(tǒng)的聲場及電子行業(yè)相關(guān)氣動噪聲仿真方案，詳細講解通過仿真方式進行電聲產(chǎn)品的建模和集成環(huán)境下的振動和聲場分析，也會涉及電子產(chǎn)品中的氣動噪聲問題例如耳機風噪、電子散熱風扇的內(nèi)容，為進一步提升喇叭的輻射效率、降低產(chǎn)品共振風險、預(yù)測和優(yōu)化產(chǎn)品的聲場提供數(shù)據(jù)化

臺灣日立-家用空調(diào)室內(nèi)機 Cradle+Actran(CL+Lighthill Surface)聯(lián)合仿真計算： -Cradle SC/Tetra: 整機流場、噪音頻譜、風扇速度場及聲功率分布動畫、噪聲源位置判斷及量化評價； -Actran: 各頻率氣動噪聲源、聲壓分布、噪音頻譜、總體噪音waterfall結(jié)果、噪聲源位置判斷及量化評價。

7總結(jié)基于 LBM 算法的 CFD 軟件 ultraFluidX 對某款商用水冷機組進行了氣動噪聲仿真分析，計算采樣多GPU 加速，仿真效率高。FW-H 用于模擬聲源到麥克風位置的聲傳播，將噪聲源和聲傳播計算解耦。FW-H 的聲源”復(fù)制粘貼”功能，可重構(gòu)多個噪聲源疊加的效果。

總結(jié)基于 LBM 算法的 CFD 軟件 ultraFluidX 對某款商用水冷機組進行了氣動噪聲仿真分析，計算采樣多GPU 加速，仿真效率高。FW-H 用于模擬聲源到麥克風位置的聲傳播，將噪聲源和聲傳播計算解耦。FW-H 的聲源”復(fù)制粘貼”功能，可重構(gòu)多個噪聲源疊加的效果。

工作包清單工作包 1：管理、傳播和降低風險計劃工作包 2：要求工作包 3： UHBR 風扇/OGV 模塊的高保真仿真工作包 4：集成推進系統(tǒng)的高保真仿真工作包 5：風洞環(huán)境中的高保真模擬工作包 6：噪聲源診斷的創(chuàng)新數(shù)據(jù)處理工作包 7：天線儀器的創(chuàng)新氣動聲學(xué)解決方案工作包 8：為降噪概念開發(fā)高級氣動聲學(xué)仿真能力工作包9：具有降噪概念的UHBR 風扇模塊的高保真