白长安_Actran气动噪声仿真新功能及新案例.docxVIP

Actran气动噪声仿真新功能及新案例

白长安MSC/高级工程师

01Actran气动噪声仿真技术介绍

01ActranAero-AcousticsSimulationTechnology

目录

CONTENTS

02旋转机械噪声新功能及案例

02Newfunctionandcasesofrotating

machineAero-Acoustics

03宽带湍流噪声新功能及案例

03Newfunctionandcasesofbroadband

Aero-Acoustics

气动噪声仿真方法

监测点声传播区域

?计算气动声学（CAA）三种数值分析方法：

?DNS直接计算方法：在流场计算中直接求解声学

?混合方法：将声源计算与声学传播计算分开

?CFD分析计算瞬态流场

?从非稳态流场中求解等效声源，并进行声传播计算

?两类方法：

?积分方法：Curle,Lighthill,Green流场噪声

?声类比：Lighthill,M?hring声类比

?半经验方法（SNGR,MRF）：不需要瞬态流场，同样

属于混合方法

一般来说，这个顺序不可逆，

除了个别流动产生的自激励噪声

混合方法-声类比

?声类比区域

?声源及声传播的公式，以Lighthill声

类比为例

2

1.声源区域

?重写Navier-Stokes公式

?左边波动算子：1+2区域

2.声传播区域，声源=0?右侧是等效声源，仅存在与区域1中

1

?

混合方法–湍流模型半经验方法SNGR

基于稳态RANS计算得到的时均流场的速度、湍流动能分布特性，通过添

加随机扰动的方法重新合成含有时间项的流场数据?实现从RANS结果

识别Lighthill体积源

RANS

随机函数发生器平均速度

湍流统计量

E(k)

特点：

?可利用稳态CFD结果

?适用于不同流场（设计方案）产生气动噪声的优劣对比

气动噪声仿真方法

计算气动声学CAA

直接方法混合方法

积分方法声类比方法半经验

直接计算

DNS

积分方法

CFD+FWH

声类比方法

CFD+FEM

半经验方法:

SNGR,MRF+

FEM

CFD计算资源要求最高一般一般较低

CFD类型瞬态瞬态瞬态稳态

声波对流场的作用√×××

声振耦合、反射效果√×√√

准确性最高好好有限制

01Actran气动噪声仿真技术介绍

01ActranAero-AcousticsSimulationTechnology

目录

CONTENTS

02旋转机械噪声新功能及案例

02Newfunctionandcasesofrotating

machineAero-Acoustics

旋转机械气动噪声传播路径

测量到的风机噪声一般来源于两类传播路径:

?直接噪声（Directnoise）:噪声不受阻挡直接传播的测点

?非直接噪声（Indirectnoise）:噪声受到环境的反射，吸、隔声后传到测点

低“非直接噪声”高“非直接噪声”

Actran提供针对风机类噪声建模的多种方法

高

瞬态CFD

声源计算：

BPF+宽频

声辐射计算：

BPF+宽频

声源计算

MRFCFD声辐射计

：BPF算：BPF

解析

声源

声辐射计

算：BPF

工程时间

低

Actran将CFD气动声源周期性复制功能

?气动声源复制功能，减少CFD的计算量

?Actran支持将一个CFD计算域模型产生的声

源复制到声学模型的不同区域中:

?使用iCFD中的Transformation功能

?作用:

?减少CFD模型大小与计算时间

?气动声源的复制使用

?典型应用:

?旋转风机噪声

Actran_MRF、NLH求解技术

?读取旋转表面的CFD数据，允许使用以

下技术用于风扇噪声模拟:

?MovingReferenceFrame(MRF)

?Non-LinearHarmonic(NLH)

传统风扇计算使用基于大涡模拟（LES）的

CFD分析结果

?大量计算时间

新方法只需要CFD使用NLH或MRF技术

?一般2%LES计算时间

?作用:

?减少CFD计算时间，风机气动噪声模

拟需要的CFD求解时间只需要2%

?叶片通过频率（BPF）的风扇噪声结

果

?典型应用:

?风扇噪声

?旋转机械气动噪声

Actran风机解析噪声源

?根据风机类型、叶片个数、转速、叶片几何等

信息，使用解析声源模拟其BPF产生的声源

?作用:

?可不依赖CFD计算

?快速对比不同设计的BPF噪声

?包括loadi