ACTRAN AERO-Acoustics_Theory_complete-ACTRAN气动声学理论完整版
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actran气动噪声计算原理Actran是一种流体动力学仿真软件,可以用于计算气动噪声。
在Actran中,气动噪声的计算原理是通过数值模拟来预测流体动力学系统中产生的噪声。
需要了解气动噪声的来源。
气动噪声是由流体运动引起的压力波动产生的,这些压力波动通过流体传播并转化为声波,最终达到人耳能够感知的声音。
在工程实践中,对气动噪声的减小和控制是一个重要的课题,因为它对人类健康和环境保护都有着重要的影响。
Actran的气动噪声计算原理基于声学和流体动力学的数值模拟方法。
在计算过程中,首先需要建立一个准确的流体动力学模型,包括流场的边界条件、流体性质和流体运动方程等。
这些参数将直接影响到最终的噪声计算结果。
然后,需要通过求解流体运动方程来模拟流体的运动行为。
在气动噪声计算中,通常采用Navier-Stokes方程来描述流体的运动,该方程是一组非线性偏微分方程,可以通过数值方法进行求解。
Actran使用了有限元方法和有限差分方法来离散化和求解Navier-Stokes方程,从而得到流体的速度场和压力场分布。
在得到流体的速度场和压力场之后,接下来需要计算噪声源项。
噪声源项是指在流体中产生噪声的区域,通常是流体中存在的湍流或涡流。
这些湍流或涡流会导致局部的压力波动,从而产生噪声。
Actran使用湍流模型和涡源模型来计算噪声源项,通过数值模拟来预测噪声的产生和传播。
需要进行声波传播计算,以确定噪声在空间中的传播路径和强度分布。
声波传播计算是通过声学模型来实现的,包括声波传播方程和声学边界条件等。
Actran使用了声学有限元方法和声学边界元方法来进行声波传播计算,从而得到噪声的传播路径和声压级分布。
Actran的气动噪声计算原理是基于数值模拟方法的。
通过建立准确的流体动力学模型、求解流体运动方程、计算噪声源项和进行声波传播计算,可以预测流体动力学系统中产生的气动噪声。
这对于设计和优化噪声控制措施具有重要的参考价值,可以帮助减少噪声对人类健康和环境的影响。
声学模拟专家ACTRANACTRAN 是著名的声学软件提供商—⽐利时FFT 公司(FreeField Technology )的旗舰产品。
ACTRAN 最初定位于声⾳的传播(因⽽定名为ACTRAN ),现在该产品已经覆盖了声学、振动声学、流动声学的各个⽅⾯,并⼴泛吸收融合、发展创新了当今最先进的技术。
ACTRAN 可以处理的问题包括:声波的辐射、散射、封闭和开放声场、声波在管道中的传播、对流效应、声振耦合、精确模拟阻尼等。
ACTRAN 简单易⽤,与CAE 软件的集成⽅便快捷,历经⼯程验证,具有出⾊的鲁棒性和求解效率。
ACTRAN 是当今市场上最完善的声学模拟软件。
ACTRAN 基于有限元和⽆限元⽅法,并提供了丰富的单元库、材料库、边界条件、求解配置和求解器。
ACTRAN 被最挑剔的⼯程师、研究⼈员和教师⽤来求解具有挑战性的声学、振动声学、流动声学问题。
最优秀的声学模拟软件,加上FFT 公司和海基科技专业的⽀持服务,就是您获得成功的有⼒保证。
作为计算声学领域的技术领先者,ACTRAN 的先进性主要体现在以下的六个⽅⾯:1. 完整性ACTRAN 除了包含其它计算声学软件的全部特征之外还包含了许多独有的技术特征,例如:●声波在⾮均质运动流体中的传播(应⽤于旋转机械设计以及掠过噪声的模拟)●与有限元部件分析模态结果相耦合●内含对有回响和⽆回响房间的模拟●声⾳通过复合材料/夹层结构的传输和吸收●由真实的结构激励激发的结构载荷:扩散声场、湍流边界层、随机运动学激励2. 连贯性ACTRAN 基于⼀个众所周知、经过充分验证的数值技术—有限元。
因⽽ACTRAN 与其它有限元程序保持了内在的⼀致性。
容易与其它主要的CAE ⼯具连接、结合以及⽐较。
3. 性能ACTRAN 中包含了许多特⾊解算器以提供最佳的解算性能。
例如,FFT 公司开发的⽤于快速计算频率响应函数的Krylov 解算器,它具有任意的频率分辨率,⽽且使计算效率提⾼⾄少⼀个量级,同时还带来以下优点:●完美的封装使它易于和任何有限元程序集成。
计算声学软件概述计算声学(CA)是CAE的重要一支,主要用于研究声环境与声疲劳等噪声问题。
根据不同的分类方式,噪声可分为振动噪声与气动/流动噪声,或者中低频噪声与高频噪声。
对应的研究方法主要有边界元法、有限元法、统计能量法。
随着学术进步与硬件性能提升,有限元法取代边界元法的趋势日趋明朗。
主流声学软件中,Virtual. Lab Acoustic(原Sysnoise)以边界元为主,近年追加了振动噪声的有限元解算器;Actran以有限元/无限元为基础,提供振动/气动噪声的综合方案,对于气动/流动噪声、声振耦合、隔声降噪与声疲劳等问题独擅胜场;VA-One以统计能量法为基础,适用于系统级高频振动噪声问题。
除Actran等声环境与声疲劳分析软件之外,众多专用软件也异彩纷呈,诸如建筑声学与电声分析软件EASE、环境噪声分析软件Cadna/A等,均各显其能。
EASE适用于大尺度建筑物内部声场分布计算以及音响设备电声品质的预测;Cadna/A适用于城市或区域环境噪声的预测、评估和控制方案设计。
现在的噪声分析软件主要有Vone(高频)、Sysnoise和ACTRAN等。
ACTRAN可以处理的问题包括:声波的辐射、散射、封闭和开放声场、声波在管道中的传播、对流效应、声振耦合、精确模拟阻尼等。
ACTRAN简单易用,与CAE软件的集成方便快捷,历经工程验证,具有出色的鲁棒性和求解效率。
无缝集成英文名称:seamless integration 定义:一种无须数据格式转换,直接访问来自多种不同数据源数据格式的高级数据集成技术。
ACTRAN可以与I-DEAS Master Series、MSC.Patran和Hypermesh等主流有限元前后处理软件无缝集成,并成为这些软件操作界面中的一个功能菜单,用户完全可以在熟悉的软件界面下操作ACTRAN,进行噪声分析,而不必担心需要重新熟悉一个全新的软件界面。
ACTRAN与MSC NASTRAN的耦合:对于装饰件建模和要求苛刻的振动声学应用,为什么不把世界上两个最好的方法结合在一起呢?用MSC.Nastran建立结构体模型,用ACTRAN/VA捕捉装饰件的声学和动力学特性。
ACTRAN-Aero Acoustics-FAQQ:汽车侧窗气动噪声算例如何计算?A:第一步计算WPF(wall pressure fluctuation激励)BEGIN ICFDBEGIN CAASOURCESINPUT_FILE mOUTPUT_FILE time.nffACTRAN_FILE ele_s.datBEGIN TIME_DOMAIN0 0.1END TIME_DOMAINCOMPUTE PRESSURE_SURFACEDIMENSION 3END CAASOURCESEND ICFD这里ele_s.dat, 是actran的dat文件,只包括车窗外表面的网格。
然后进行DFT转换,输出NFF文件格式,例如pressure_window.nff。
接着将WPF激励加载在车窗,使用BC mesh的方式:BEGIN BC_MESHNFF pressure_window.nffSURFACE 10BC_FILE pressure_window.nffBC_FORMAT NFFPRESSUREEND BC_MESHQ:气动声学分析中,声学模型的网格疏密要求,对计算机配置要求?A:ACTRAN应用积分法将流场信息插值入声网格,因此计算结果对声学模型网格的疏密程度不敏感。
使用两套声学网格,致密网格(fine mesh)与稀疏网格(coarse mesh),分别应用iLA方法(提取CFD节点信息插值于相应声学网格节点)与ACTRAN 最新的积分插值法计算,结果比较如下图所示。
应用积分方法,即时使用稀疏网格,也能获得精确结果。
因此声学计算对计算机配置要求大为降低,计算机配置主要由CFD计算规模决定。
图1声学模型网格图2两种插值方法计算结果对比(V2为iLA方法,V3为ACTRAN积分插值法)Q:分析频率范围如何确定?A:根据分析频率,对CFD计算提出要求,频率范围、步长由CFD的最大时间步数量与最小时间步长决定:1)最大频率f_max由时间步长决定:dt= 1/(2 f_max)2)最小频率f_min与频率步长df由CFD采样总时间决定:f_min = df = 1/(2 t_total)Q:计算流动-振动噪声问题时,提取表面压力施加于结构表面,有的时候数据为空?1.A:It is a problem of localization of the ACTRAN surface in the 3D CFD mesh. Please add the following line in theCAA_SOURCES block of the icfd_time.dat input file :BEGIN ICFDBEGIN CAASOURCES......DIMENSION 3.......END CAASOURCESEND ICFDQ:ACTRAN-Aeroacoustics湍流噪声计算中,通过Lighthill或Mohring声泪比方法得到两类声源:Lighthill/Mohring Volume和Lighthill/Mohring Surface。