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气动噪声模型使用指南

ANSYS Fluent气动噪声模型使用指南

ANSYS Fluent气动噪声模型使用指南 ......................................................................................... 1

1 ANSYS Fluent的气动噪声模型特点介绍 ................................................................................... 1

1.1 CAA(直接模拟模型) ..................................................................................................... 1

1.2 Acoustic Analogy Modeling(声比拟模型) ............................................................. 2

1.3 Broadband(宽频噪声模型) ......................................................................................... 2

2 ANSYS Fluent的气动噪声模型设置 ........................................................................................... 4

2.1 Broadband(宽频噪声模型) ......................................................................................... 4

2.2 F-W-H(声比拟模型) ..................................................................................................... 7

2.3 CAA(直接模拟模型) ................................................................................................... 16

3 ANSYS Fluent气动噪声测试案例 ............................................................................................. 22

3.1 圆柱绕流 ......................................................................................................................... 22

3.2 跨音速空腔流动 ............................................................................................................. 26

3.3 跨音速翼型绕流 ............................................................................................................. 31

1 ANSYS Fluent的气动噪声模型特点介绍

1.1 CAA(直接模拟模型)

ANSYS Fluent中的CAA方法可以通过求解流体动力学方程直接得到声波的产生和繁殖现象。声波的预测需要控制方程时间精度的解,而且,CAA方法需要ANSYS Fluent通过求解非稳态N-S方程(如DNS)、非稳态雷诺平均RANS方程以及
在分离涡DES和大涡LES模拟中用到的滤波方程,精确模拟粘性效应和湍流效应。

ANSYS Fluent中的CAA方法可以通过求解流体动力学方程直接得到声波的产生和繁殖现象。声波的预测需要控制方程时间精度的解,而且,CAA方法需要ANSYS Fluent通过求解非稳态N-S方程(如DNS)、非稳态雷诺平均RANS方程以及在分离涡DES和大涡LES模拟中用到的滤波方程,精确模拟粘性效应和湍流效应。

CAA方法需要高精度的数值求解方法、非常精细的网格以及声波非反射边界条件,因此计算代价较高。如果要计算远场噪声(比如几百倍的机翼弦长远处的噪声传播),CAA方法则需要超大规模并行计算支持;但是如果计算近场噪声(比如,机身表面的APU、空穴、微小部件扰动噪声),CAA方法是容易可行的。在大多包含近场噪声的计算中,由于局部压力波动导致的噪声是可以通过ANSYS Fluent准确模拟的。既然CAA方法直接求解声波传播,那么需要求解可压缩的控制方程(如雷诺平均方程、可压缩的LES大涡模拟的滤波方程)。当流动速度较低或亚音速流动时,而且近场中的噪声源主要由局部压力波动构成,则可以使用不可压缩流动。然而,不可压缩流动处理不能模拟回声和声波反射现象。

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