使用CFX联合Actran进行气动噪声分析
基于Actran某车型后视镜风噪声计算
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｎｏ ｗａ ｄ ａ ｙ ｓ，ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ’ Ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎｅ ａ ｎｄ ｔ ｉ ｒ ｅ ｒ ｏ ａ ｄ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ，
作 者 简 介 ：白 长安 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 山 东泰 安 人 ， 硕士 ， 研 究 方 向 为汽 车 振 动 与 噪 声 方 向 ， （ Ｅ ． ｍａ ｉ ｌ ） ｂ ａ ｉ ｃ ａ ＠ｓ ｈ ｅ ｅ ｎ ｒ ａ ｙ ． ｃ ｏ ｍ
第２ ２卷 增刊 ｌ ２ ０１ ３年 ５ 月
计 算 机 辅 助 工 程
Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｉ ｄ ｅ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ２２ Ｓ ｕ ｐｐ １ ． １
Ｍａ ｖ ２ ０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ６—０ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） Ｓ Ｉ 一 ０ １ ２ ４ — ０ ７
基于 Ａ ｃ Байду номын сангаас ｒ ａ ｎ某 车 型后 视 镜 风 噪声计 算
白长安 ， 隋 洪涛 ， 李 奇
（ 上 海海基盛元信 息科技有 限公 司， 上海 ２ ０ ０ ２ ３ ５ ）
摘要 ：随 着汽车发 动机 与轮 胎路 面噪 声控 制 方 法的研 究与 应 用 ， 汽 车风 噪 声 对车 内声环 境 的影 响
越 来越 显著 ． 风噪 声对 车 内的作 用分 为声壁 面脉动 压 力 、 湍流 壁 面脉 动 压 力 ２种机 理 ． 选 择 一款 车 型， 采 用通 用 Ｃ Ｆ Ｄ软件 与 Ａ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ相 结合 的方 法 ， 对其 车 内风噪 声影 响进 行 计算 ， 并在后 处理 中分析 ２种 机理 导致 的 声源对 车 内驾 驶 员人 耳 处的噪 声贡 献 率． 关键 词 ：风噪 声 ；声壁 面脉 动压 力 ；湍流 壁 面脉动压 力 ；Ａ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ
噪声分析软件Actran航空发动机声学问题解决方案
5.1.1 发动机的基本情况................................................................................................21 5.1.2 优化声衬的工况参考点........................................................................................22 5.1.3 ACTRAN 模型 .....................................................................................................22 5.1.4 阻抗优化方法........................................................................................................25 5.1.5 插入损失与优化的阻抗结果................................................................................27 5.1.6 ACTRAN 在声衬设计方面的应用.......................................................................30 5.2 排气噪声应用案例...........................................................................................................30 5.2.1 模型参数................................................................................................................32 5.2.2 计算结果................................................................................................................35 六、ACTRAN 应用前景 ...............................................................................................................40
actran气动声学算例
actran气动声学算例
计算气动声学的一个常见示例是使用 Actran 软件进行飞机外部噪声的预测。
以下是一个基于 Actran 的气动声学算例的简要描述：
1. 几何模型和网格生成：首先，需要建立飞机的几何模型，并使用合适的网格生成工具生成计算网格。
网格的质量和分辨率对于准确的声学计算非常重要。
2. 流动模拟：使用计算流体力学（CFD）软件，如Fluent 或 StarCCM+，对飞机周围的流场进行模拟。
这将提供流场的速度、压力和温度等信息。
3. 声学模拟：将 CFD 得到的流场数据导入 Actran 中，使用气动声学模块进行声学模拟。
Actran 可以根据流场信息计算出声波的产生、传播和反射。
4. 声源建模：在 Actran 中，可以定义各种声源，如飞机表面的脉动压力、喷流噪声等。
这些声源的特性将根据 CFD 结果或实验数据进行设置。
5. 声学传播计算：Actran 会根据声源信息和几何模型，计算声波在空间中的传播。
它可以考虑声的反射、折射和衰减等因素。
6. 结果分析：计算完成后，Actran 可以提供声学结果的可视化和分析工具。
可以查看声压级分布、噪声辐射方向图、频率谱等，以评估飞机的噪声水平。
通过这样的算例，研究人员或工程师可以评估不同设计方案对飞机噪声的影响，优化飞机的外形或其他参数，以降低噪声水平。
需要注意的是，这只是一个简单的示例，实际的 Actran 气动声学计算可能会涉及更复杂的模型、边界条件和声源设置，具体取决于研究的具体问题和要求。
航空发动机气动噪声的数值模拟与分析
航空发动机气动噪声的数值模拟与分析第一章介绍航空发动机噪声是广泛存在于飞机起飞和着陆过程中的一种严重问题，长期暴露在这样的噪声环境中不仅会对机组人员造成负面影响，也会对周围居民造成困扰。
因此，如何减少航空发动机噪声已成为现代航空工业研究的一个热点问题。
而气动噪声是航空发动机噪声的主要构成部分之一，因此研究航空发动机气动噪声的数值模拟与分析也越来越受到关注。
本文将介绍航空发动机气动噪声的研究现状和热点，并详细介绍气动噪声数值模拟和分析的相关技术和方法。
第二章气动噪声的成因气动噪声是指由于流体运动而引起的噪声。
在航空发动机中，气动噪声主要由以下几个因素产生：1. 声源体的振动：航空发动机中的转子、叶片、喷嘴等零部件在运动时会引起气体的振动，从而产生气动噪声。
2. 湍流噪声：流体在通过机身和发动机时会产生湍流，湍流产生的涡旋会引起空气的震动，从而形成湍流噪声。
3. 声束传播：由于航空发动机工作时产生的高压气流引起的空气震荡会在空气中形成声束，从而产生气动噪声。
第三章气动噪声的数值模拟方法航空发动机气动噪声的数值模拟是指利用计算机模拟航空发动机高速气流在流体中的运动过程，从而预测在不同工况下产生的气动噪声。
其主要方法包括：1. Lighthill方程：Lighthill方程是由Lighthill提出的一种用于描述气体运动中声波产生和传播的方程。
Lighthill方程主要应用于复杂流动噪声的数值模拟，并且需要采用高阶数值方法求解。
2. 过渡流数值模拟：过渡流数值模拟是基于Navier-Stokes方程的有限体积法，通过求解有限体积方程和边界条件，能够直接计算复杂流动场的压力和速度分布。
目前，过渡流数值模拟已成为气动噪声数值模拟的主流方法。
第四章气动噪声的分析方法气动噪声的分析主要是采用声学方法来计算声波的传播和变化，从而得到航空发动机噪声的频率、强度和方向等信息。
常用的气动噪声分析方法包括：1. 传递矩阵法：传递矩阵法是基于声学理论和流体动力学的模型，通过建立传递矩阵模型对复杂流动场的噪声进行分析和计算，具有高精度、高效率等优点。
actran气动噪声计算原理
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。
Actran-2012用户大会-Daimler-气动噪声经典案例分析
Experimental data • • • Geometric and hydrodynamic boundary conditions Velocity profiles and spectra Wall pressure and far field spectra
4
Simulation Setup
Hybrid CAA
Source mapping CFD mesh Unsteady CFD results Acoustic mesh Acoustic sources
Theory Lighthill analogy: •
∂ 2Tij ∂2ρ′ ∂2 2 2 − c0 ∆ρ ′ = = ρ ui u j − τ ij + δ ij p′ − c 0 ρ′ 2 ∂t ∂xi ∂x j ∂xi ∂x j
(
(
))
Export settings • Output quantities: velocity vector and density • ∆texport = ∆tCFD = 1*10-5 s (@5kHz: 20 time steps per period) Texport = 0.2 s (Averaging: 5 x 0.04 s) --> min. 25 Hz with a frequency resolution of 25 Hz • Mapping
ACTRAN航空噪声模拟案例_简介
ACTRAN DGM
ACTRAN Vibro-Acoustics
ACTRAN Aero-Acoustics
ACTRAN TM
ACTRAN Acoustics ACTRAN VI 6
Copyright Free Field Technologies
Some Aerospace Customers
服务: 培训, 技术交流, 工程咨询, 特别开发 科研:FFT参加众多科研项目，从风机噪声、机身壁板声学设计、环控系
统噪声、航空发动机噪声到高性能计算以及产品的声学设计等。
5
Copyright Free Field Technologies
The ACTRAN software suite
ACTRAN feature
支持详细e 玻璃棉
10
Copyright Free Field Technologies
ACTRAN典型应用2-环控系统声学设计
研究声波在环控系统管道内的传播 影响管道声学性能的多种因素
横截面形状 固定装置 管壁材料、厚度
FFT-海基盛元
ACTRAN在航空工业的应用
李奇 博士
Copyright Free Field Technologies
内容
飞机噪声源
ACTRAN 产品介绍
ACTRAN在航空工业的应用案例
2
Copyright Free Field Technologies
飞机主要的噪声源
机舱内噪声 客舱总体噪声水平
ACTRAN 产品介绍
ACTRAN在航空工业的应用案例
4
Copyright Free Field Technologies
ACTRAN在风噪开发控制中的应用
Actran在整车风噪开发中的应用Day,Month,Y ear目录一、风噪概述二、风噪开发流程三、Actran在风噪开发过程中的应用四、Actran在风噪开发过程中的应用案例介绍一、风噪概述风噪产生的原因汽车在高速行驶时与气流产生相对运动，运动的空气作用在车身上，通过不同的形式对车内产生的噪声，称为风噪，即空气动力噪声。
车身造型附件设计车身密封☐汽车风噪声随行驶速度增大，车内噪声呈指数增长；☐高速下，风噪声成为车内主要噪声源；☐随动力系统、路面轮胎噪声降低，尤其是在新能源汽车中，没有了发动机噪声的遮蔽，车内风噪声问题愈加突出；☐顾客对车内舒适度、安静度的要求越来越高，风噪问题是顾客抱怨最多的性能问题之一。
研究与治理风噪声的必要性燃油车电动车发动机噪声降低或消失导致风噪声问题凸显研究与治理风噪声的必要性一、风噪概述风噪控制方法DMU 检查仿真分析风洞试验成本高！只能做噪声水平评估，无法详细分析机理！车辆已定型，对源的优化空间小！油泥模型EP 样车成本相对较低准确评估风噪水平，分析噪声来源和贡献量进入早期设计阶段，开展早期噪声优化设计前期CAS 阶段外造型及整车阶段车内外噪声分析与优化V aone Actran Virtual lab流场+Star CCM+ Fluent Openfoam声学Powerflow根据经验识别风险点无法定量评估设计方案的影响A 柱造型以及与风挡面差前角窗饰板、B 柱饰板、C 柱饰板面差外后视镜与侧窗距离及夹角雨刮设计形式机盖造型……车身密封前期CAS 阶段及整车设计阶段二、风噪开发流程整车开发中，风噪控制在造型、数据、样车阶段都有应用。
包括DMU检查、仿真分析、试验测试等方法。
CAS DMU CAS仿真油泥风洞试验整车风噪仿真CAD DMU整车风洞试验StylingCADEP Phase三、Actran在风噪开发过程中的应用基于声类比法的风噪仿真分析思路CFD分析声学分析三、Actran 在风噪开发过程中的应用车外风噪声源作用形式☐AWPF (Acoustic wall pressure fluctuations)：湍流自身可以看做体声源，如后视镜尾涡区域就是典型的体声源；后视镜尾涡噪声传播的过程中，在侧窗表面发生反射1a ；部分噪声透过侧窗，传递到车内1b 。
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如何使用CFX联合Actran进行气动噪声分析
2013/8/13 步骤如下：
1.定常流场的计算
2.采用LES大涡模拟进行非定常流场计算
2.1非定常计算需要设置计算总时间和时间步长,如下图所示:
2.2采用的湍流模型为LES Smagorinsky大涡模型
2.3何时开始保存非定常流场数据
先进行一段时间的非定常流场计算，当监测点的数据比如压力、速度等出现周期性波动时，可以认为非定常流场已达到收敛。
此时用刚刚计算的非定常流场最后一步的计算结果（***.res）作为初值，重新开始非定常流场计算，并设置保存每一步的流场数据，要保存的数据依据流体是否可压而不同，对于不可压缩流体，只需保存速度场；对于可压缩流体，需要保存速度场外，还需要保存密度场、压力场和温度场中的一个。
注意要勾选Include Mesh这一项：
3.将非定常流场数据转换为Ensight Gold格式
打开CFX-Solver Manager，选择Tools-Export，打开流场数据导出面板，在Source 项中选择你第二次计算的非定常流场结果文件（***.res）；然后在Domain
Selection中选择你想要导出数据所在的计算域；在Timestep Selection中选择你要导出哪些时间步数据，一般选择All；最后选择导出格式为EnSight以及导出数据的路径，如下图所示：
注意：***.res会自动和你保存的.trn非定常流场数据相关联，不需要你自己去设置；如果你没有保存非定常流场数据，那么Timestep Selection不会被激活，呈现灰色，也就无法导出你要的结果了，如下图所示：
4.修改.case文件
导出Ensight gold格式时，会出现一个***.case配置文件，里面包含了你导出的数据信息，在利用Actran进行气动噪声计算的时候，计算声源就是用这个文件作为输入文件，其格式如图所示：
但是必须注意，由于CFX导出数据每个时间步都有一个网格文件，对应为B_ensight_t***.geom，实际上进行Actran声源计算时只需要一个流场网格文件就够了，多了Actran会报错，所以可以把***改为具体的一个网格，比如B_ensight_t000.geom，并把后面的change_coords_only删掉。
同时Actran 只需要速度场的数据（对于不可压缩流体来说），因此其它标量配置文件可以删掉，修改后的.case文件如下图所示，大家可以自己比较一下两者的区别：
5.Actran ICFD设置
利用ICFD进行声源计算，设置输入文件格式为ENSIGHTGOLD格式，输入文件即为刚刚导出的.case文件，其它设置参考AERO_Basics里面的两个算例，这样就完成了CFX联合Actran进行气动噪声分析的设置。