03-ACTRAN气动声学模块介绍
ACTRAN AERO-Acoustics_Theory_complete-ACTRAN气动声学理论完整版
半经验模型：不依赖于非定常的流体计算。
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主控方程
两个定义, 没有假设:
A0是声源区之外静止流体的声速 a = - 0 其中0大气密度 0 是个常数:
得到(L1):
(L1)
如果观察点不在声源区，也没有均匀流动，那么, a = 声场密度
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混合方法
积分方法：
Lighthill, Curle, FW-H, Farassat, ... 都基于NS方程的方法 在声场内求解关于声学的显式方程以及计算声源对胜场内任何一点的贡献率 需要Green function
局限
声源项的不准确性（声源的统计） 对声学特性的预测相当困难 数值计算的成本不容忽视（大量的涡=大量的计算）
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Analogy concept
声类比理论
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压力 粘性应力 (2)
经过变换，方程（2）可以写成如下的形式：
常数 Lighthill应力张量
Lighthill应力张量T如下:
(T)
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actran 单元库 特点 -回复
actran 单元库特点-回复actran单元库是一种用于噪声和振动分析的软件工具，具有许多独特的特点和功能。
在本文中，我将一步一步地回答有关actran单元库的题目，以便更好地了解它的特点和优势。
第一步：介绍actran单元库actran单元库是一个用于声学和振动模拟的软件工具，由LMS国际公司开发。
它提供了广泛的计算单元，包括声学单元、结构单元和耦合单元，可用于对复杂的声学和振动系统进行仿真和分析。
actran单元库还提供了一套强大的分析工具，包括声压级（SPL）、声音特性、转向特性、频率特性和模态分析，可帮助工程师更全面地了解系统的行为和性能。
第二步：actran单元库的特点1. 多领域耦合actran单元库具有多领域耦合的能力，可同时考虑声学和振动的相互作用。
它提供了各种耦合单元，如声学-结构耦合单元和流体-结构耦合单元，使用户能够模拟复杂的声音传播和振动现象。
2. 完整的材料库actran单元库包含了广泛的材料库，涵盖了各种声学和振动应用所需的材料。
用户可以根据实际需要选择适当的材料，并进行详细的声学和振动参数设置，以获得准确的分析结果。
3. 高效的求解器actran单元库使用高效的求解器来解决声学和振动问题。
它采用了先进的数值方法和优化算法，以提高计算效率和准确性。
这使得用户能够在短时间内获得高质量的分析结果。
4. 用户友好的界面actran单元库提供了直观易用的用户界面，使用户能够快速熟悉软件的操作。
它提供了丰富的可视化工具和分析选项，使用户能够更直观地理解系统的声学和振动特性。
5. 强大的后处理功能actran单元库提供了强大的后处理功能，可用于对分析结果进行详细的研究和评估。
它支持各种图表、图像和动画的生成，以便更全面地了解系统的行为和性能。
第三步：actran单元库的应用领域actran单元库广泛应用于各个行业，如汽车、航空航天、电子设备和建筑工程等。
它在汽车行业中用于模拟车内和车外噪声传播，以改善车辆的声学性能。
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振动噪声模拟--单元库
ACTRAN支持流体有限元与无限元、结构实体单元、实体壳单元、梁单元、薄壳单元等。
下文将详细介绍一些特殊单元应用。
1.加强筋单元
在真实车辆内部中，加强筋和梁是加在铝蒙皮上的结构，它们一般也是铝制的。
这些加强筋结构可以用ACTRAN中的1D梁单元或2D加强筋单元（STIFFENER单元）进行模拟。
这样做的好处是能够模拟使用加强筋的多层结构，并减小模型的规模从而降低对硬件需求。
从振动的角度分析，使用ACTRAN的加强筋单元建模，可以得到与真实加强筋同样的力学性能。
在众多工程项目中，ACTRAN的2D加强筋单元已经得到了有效的验证。
2.壳单元和梁单元
ACTRAN支持使用二维网格描述板壳结构，厚度项在ACTRAN里定义，建模更方便快捷。
对于壁板结构中的加强筋，ACTRAN支持使用1D梁单元模拟，综合使用壳单元、梁单元，可以模拟多层加强筋的板壳结构。
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。
声学模拟专家ACTRAN
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。
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
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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。
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The ACTRAN software suite
ACTRAN feature
支持详细e 玻璃棉
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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
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内容
飞机噪声源
ACTRAN 产品介绍
ACTRAN在航空工业的应用案例
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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
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actran风机噪声计算_概述说明以及解释
actran风机噪声计算概述说明以及解释1. 引言1.1 概述ACTRAN风机噪声计算是一项重要的研究领域，通过模拟和计算风机在运行过程中产生的噪声，可以有效评估噪声对周围环境及人体健康的影响，并提供相应的减噪措施。
本文章将详细介绍ACTRAN软件在风机噪声计算中的应用方法和实例分析。
1.2 文章结构本文共分为五个部分进行阐述。
首先，在引言部分将对文章的背景和目的进行概述；接着，第二部分将介绍ACTRAN软件以及风机噪声计算的重要性和应用领域；然后，第三部分将详细说明ACTRAN风机噪声计算的方法，包括声源建模与边界条件设定、声场传输方程的数值求解方法以及输入参数选择和模型验证等内容；紧接着，在第四部分，我们将通过实例分析来展示ACTRAN风机噪声计算在实际项目中的应用，并进行结果分析和讨论；最后，在结论与展望部分对本研究进行总结，指出存在问题并提出未来研究方向和应用前景。
1.3 目的本文旨在全面了解ACTRAN风机噪声计算方法，介绍该方法在实际项目中的应用，并对其进行有效验证和分析。
通过本文的阐述，读者将能够清楚了解ACTRAN软件在风机噪声计算中的潜力和优势，以及其对相关工程领域的重要性。
此外，本文还将提供改进方向和未来研究展望，以便读者可以更好地利用ACTRAN软件进行风机噪声计算相关工作。
2. ACTRAN风机噪声计算概述：2.1 ACTRAN软件介绍ACTRAN是一种用于进行噪声和振动分析的计算机软件。
它可以模拟和预测不同环境中的声学问题，包括风机噪声。
ACTRAN具有强大的计算能力和准确的结果，因此广泛用于工程领域。
2.2 风机噪声计算的重要性风机噪声是一种常见且影响人们日常生活质量的噪音污染源。
了解和控制风机噪声对于改善环境品质、提高工作场所舒适度以及改善居住条件都至关重要。
通过使用ACTRAN软件进行风机噪声计算，我们可以获得准确可靠的结果，进而采取合适的控制措施来降低噪声水平。
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ACTRAN Aero-Acoustics
声类比概念
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声类比概念
CFD（URANS，LES，DNS，……）计算流场 v ( x, t ); ( x, t ); p( x, t )
声源： S ( x, t ) f (v , , p)
CA 节点 (稀疏)
信息丢失
积分插值法:
CFD 节点 (致密) 从CFD节点到CA网格的积分插值
CA 节点 (稀疏)
所有信息都被利用，避免信息丢失! ◄
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窗函数
频谱能量泄漏
执行DFT，需要截断有限信号片段考虑部分的信号
从 CFD结果到声学结果...
Actran/VI
Actran结果的后处理
ACTRAN Aero-Acoustics -计算iCFD得到声源的传播
-导出预设场点的声场云图和声压值
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ICFD
ICFD 被用于：
从CFD结果中计算声源 将这些源积分插值到声学网格上 将这些源进行傅里叶变换（从时域转换到频域） 对平均背景流场进行线性插值（计算Möhring源）
限制
源项不够精确 数值成本不可忽略（大量涡模态=大量计算）◄
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简要回顾CFD技术
DNS：直接数值模拟
解决所有尺度 DNS是不实际的
LES: 大涡模拟 解决大尺度结构，包含大多数能量 建模小尺度对大尺度结构的影响
优势：
声源的计算与插值在CFD计算后进行一个CFD计算可以被用于不同声学 网格 积分插值但无线性插值声学结果不依赖于声学网格的细化程度► 提供各种窗函数►
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积分插值法 VS 线性插值法
线性插值法:
从CFD网格到CA节点的线性插值 CFD 网格 (致密)
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ACTRAN Aero-Acoustics
包含所有针对流致噪声仿真分 析的高级属性
与CFD软件兼容 Lightill声类比：针对低马赫数、 均质流 Mö hring声类比：针对高马赫 数、非均质流 提供积分插值法
DES: 分离涡模拟
避免在边界层上的巨大网格细化 RANS: 雷诺时间平均模拟 提供定常均流 (无时间相关→无频率相关) ◄
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气动声学分析方法比较
方法 1 方法 2 混合方法 CFD/FEM 一般 √ √ × 方法 3 混合方法 （F-WH、BEM） 一般 × × × 最少 × × × 方法4 湍流模型
利用声类比 标准简化假设
Actran传播声：
近场：有限元 远场：无限元
固壁Gs 源域Ws
Ge
Gs CAA域 W (Actran，FEM)
无限元Ge
Wa
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声类比概念：Lighthill的例子
从流体力学的方程（Navier-Stokes）开始 推导一个满足流场的标量方程
依赖定常CFD结果来提供湍流数据(Turbulent Kinetik Energy TKE) 基于现有频谱提供TKE谱 计算相应的噪声源项 用“标准方法”(Lighthill, FWH, FEM.....)传播
历史
Candel和Bailly先后发展了SNGR方法 他们被用于射流噪声预测；
举例
风在电缆周围 飞机起落架 风扇叶片 在管道部分的障碍和变化 像笛子等一些乐器 …
不同来源：
非定常层流 湍流 燃烧
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计算气动声学（CAA）
有许多策略解决CAA问题
直接计算 混合方法► 半经验模型►
在CAA中，主要挑战是CFD►
精确求解Navier-Stokes方程 空间和时间分辨率限制在可接受的成本
►
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混合方法
两个解耦的步骤
步骤1：CFD计算非定常流动 步骤2：从结果中提取声源并传播
原理中的假设
主要假设：涡模态和声模态没有相互作用，即声场不修正流场。
窗函数
方窗(default)
w(t ) 1 w(t ) 0
tmin t tmax t tmin or tmax t
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窗函数
DFT qn (tn ) 周期性地复制了 qn .w(tn )
间断
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从 CFD结果到声学结果...
Actran/VI
Actran结果的后处理
ACTRAN Aero-Acoustics -计算iCFD得到声源的传播
-导出预设场点的声场云图和声压值
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所需的CFD数据
ICFD需要以下作为输入:
所有时间步长上的CFD基本变量 （Fluent，Star-CFD，etc……） CFD网格 （Fluent，Star-CFD，……） Actran格式的声学网格
挑战
寻找“好”的波动算子 寻找“好”的源项 从CFD输入到声学网格，精确地提取这些源项
子方法
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积分方法 BEM（边界元） FEM （有限元） LEE（线性欧拉方程） ◄
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半经验方法
SNGR: Stochastic Noise Generation and Radiation
ACTRAN Aero-Acoustics
产品概述
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ACTRAN 模块
ACTRAN for NASTRAN
ACTRAN DGM
ACTRAN VibroAcoustics
ACTRAN AeroAcoustics
ACTRAN TM
ACTRAN Acoustics ACTRAN VI 4
ACTRAN Aero-Acoustics
胡 颖 Scarlett Hu 2011年10月27日
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目录
产品概述 气动声学分析方法 声类比概念
计算过程概述
应用
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特点与不足
直接方法 CAA
计算资源 反射效应 声透射结构 声波对流体的 作用 求解类型 精确性
最多 √ × √
瞬态 好
瞬态 好
瞬态 好
稳态 有限制
Aero-Acoustics配合Vibro-Acoustics模块可进行流动-振动声学一体化分析！
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这意味着CFD软件必须在每个时间步长上输出基本变量 比如，Fluent通过 « autosave » 定义输出参数：
必须设置为1
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Actran/AA计算顺序
CFD软件
湍流CFD模拟
基本变量
压力、速度、密度„„
iCFD
- 将CFD基本量转换为声源 - 将声源用积分法插值入声学网格 - 执行傅里叶转换
将方程重组成下面这个形式的波动方程
a 包含了声场和流场 在源域， a 只包含声场 在远场，
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Lighthill / Möhring 声类比
Lighthill声类比
线性声场，流场与声场没有耦合 低马赫数(Ma<0.2) 高雷诺数(Re~106) 均匀介质声传播
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部分ACTRAN Aero-Acoustics 客户
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ACTRAN Aero-Acoustics
气动声学分析方法
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t t min t max t min 0 1
w(t ) 0.54 0.46 cos(2 ) w(t ) 0
1 or 0
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窗函数
Hanning窗
t t min t max t min 0 1
Möhring声类比
非线性声场，对流影响声场 较强平均流动 高雷诺数(Re~106) 非均匀介质声传播
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