海基科技-常见气动声学案例
气动声学的经典技术和应用 ppt课件
2020/6/12
中南大学 高速列车研究中心
18
实验技术的发展：声管试验
驻波管法测量材料的 正反射吸声特性
2020/6/12
中南大学 高速列车研究中心
19
实验技术的发展：消声环境
喷流试验
2020/6/12
发动机进气端试验
中南大学 高速列车研究中心
20
相控声阵列和声全息成像技术
60通道螺旋声阵列
3
1、声学技术的工程应用
➢舒适性 ➢声疲劳
环境噪 声限值
2020/6/12
中南大学 高速列车研究中心
如何在保证运 行效率的情况 下抑制噪声？
4
航空声学问题
严格的适航认证FAA
国际民航的准入制度
机体噪声 安装效应 起落架噪声 发动机噪声
2020/6/12
中南大学 高速列车研究中心
5
发动机结构声学抑制问题
2020/6/12
中南大学 高速列车研究中心
27
高速列车外部噪声实测
2020/6/12
中南大学 高速列车研究中心
28
动模型实验台声屏障声学试验
2020/6/12
中南大学 高速列车研究中心
29
高速列车内部噪声分析
8*8点阵声全息技术
2020/6/12
中南大学 高速列车研究中心
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CRH2机车室噪声测量
0 .0 6 0 .2 3 0 .3 9 0 .5 6 0 .7 3 0 .8 9 1 .0 6 1 .2 2 1 .3 9 1 .5 6
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ACTRAN软件优势
ACTRAN声学软件优势北京海基科技发展有限责任公司目录1.车辆噪声分析的目的和意义............................................... 错误！未定义书签。
2.ACTRAN功能特性 (4)2.1单元库 (4)2.3材料库 (6)2.4激励方式 (9)2.5预加应力结构 (9)2.6与结构、流体CAE技术的配合 (10)3.案例参考 (15)3.1车辆内部舱室噪声模拟方案 (15)3.2车辆辐射噪声计算方案 (17)3.3车辆气动噪声计算方案 (19)4.典型车辆内部算例的计算规模 (20)附件A FFT公司简介 (21)附件B ACTRAN软件介绍 (22)高效率的声辐射和声传播模拟软件——ACTRAN Acoustics (23)高级振动声学模拟软件——ATRAN Vibro-acoustics (23)系统级装饰件噪声模拟工具——ACTRAN for NASTRAN (24)流动噪声模拟软件——ACTRAN Aero-Acoustics (24)旋转机械噪声模拟软件——ACTRAN TM (25)发动机排气噪声模拟软件——ACTRAN DGM (26)功能强大的前后处理工具——ACTRAN VI (26)附件C 北京海基科技发展有限责任公司 (27)1.公司简介 (27)2.公司架构与人员组成 (28)3.公司联系方式 ............................................................... 错误！未定义书签。
附件D Actran在汽车领域典型客户 (29)车厢振动噪声仿真在过去用能量统计法和边界元法分析时，工程师们必须对模型做出很多简化。
这些模型大多忽略了车辆内部中很多重要的因素及参数，如：车辆内部的精确外形、结构材料的非均质性、隔声材料的非均质性、多层窗结构、加强筋、地板等。
这将导致模拟过程存在诸多局限性。
一种双圆柱绕流流场及流噪声数值计算方法
一种双圆柱绕流流场及流噪声数值计算方法
赵威;彭旭;陈明;张吉健
【期刊名称】《海军工程大学学报》
【年(卷),期】2017(029)005
【摘要】为了探究数值计算方法在气动声学计算中的准确性,基于变分原理的Lighthill声类比理论,数值模拟了三维串列双圆柱的气动噪声.为了获得噪声源,采用大涡模拟(LES)求解不可压非定常的流场.计算得到的双圆柱流场特性和声学特性与试验吻合得很好.上游圆柱的涡脱落与下游圆柱抨击引起的特征线谱噪声特性也得到很好的预测.
【总页数】6页(P34-38,87)
【作者】赵威;彭旭;陈明;张吉健
【作者单位】武汉第二船舶设计研究所,武汉 430064;武汉第二船舶设计研究所,武汉 430064;武汉第二船舶设计研究所,武汉 430064;北京海基科技发展有限责任公司,北京 100191
【正文语种】中文
【中图分类】TB533
【相关文献】
1.圆柱绕流噪声预报的流场与声场模拟方法对比研究 [J], 张翰钦;陈明;孙国仓
2.小Kc数振荡流中圆柱绕流流场结构的数值分析 [J], 何福森;林同骥
3.流道弯曲对圆柱绕流尾迹流场的影响 [J], 王丽燕;周天;孙志强;易丹青
4.基于流声分解法的串列和并列双圆柱绕流噪声数值模拟 [J], 杜炳鑫;张文平;明平剑
5.串列双圆柱绕流噪声计算方法对比研究 [J], 瞿尧;刘滟钰;王宁;柴应彬;杨平;张咏鸥
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CFturbo简介及与PumpLinx的设计-仿真一体化解决方案
CFturbo简介及与PumpLinx的设计-仿真一体化解决方案北京海基科技有限公司2010年6月目录1.CFturbo——泵与旋转机械专业设计工具简介 (3)2.CFturbo工作流程 (4)3.CFturbo与PumpLinx的联合仿真 (7)4.CFturbo-PumpLinx设计-仿真一体化解决方案的技术优势 (8)1.CFturbo——泵与旋转机械专业设计工具简介CAE技术在泵、压缩机、风机等旋转机械领域的仿真分析中应用广泛。
然而，如何根据旋转机械的性能需求，快速高效地设计CAD造型，是深入应用CAE 技术的一大瓶颈。
CFturbo是专业的叶轮及蜗壳设计软件，该软件结合了成熟的旋转机械理论与丰富的实践经验，基于设计方程与经验函数开展设计，并且能够根据用户积累的专业技术和设计准则来定制特征函数。
作为一个便捷高效的工程设计软件，CFturbo广泛应用于离心泵、混流泵、离心风机、混流风机、压缩机、涡轮等旋转机械的设计，只需要给出流量、效率等性能需求，就可以自动生成叶轮及蜗壳造型。
CFturbo 具备与多种CAD与CAE软件的直接接口，从而确保CFturbo设计生成的几何造型能够便捷地导入各种软件进行模型修改、性能校核、优化设计、性能分析等相关工作。
除了IGES，STEP，DXF以及ASCII文本等中间格式外，CFturbo还具备与多种CAD/CAE/CFD大型软件的直接接口。
例如，CFturbo与专业的泵、阀仿真软件PumpLinx即可实现完美集成，从而深层次发挥各自的效能。
已集成的CAD软件：AutoCAD, Catia, Inventor, OneSpace Designer, PRO/Engineer Wildfire, Solidworks, Unigraphics NX已集成的CAE软件：PumpLinx, ANSYS Blade Modeler, ANSYS Gambit/Fluent, ANSYS ICEM CFD, ANSYS TurboGrid, NUMECA, Autogrid,NUMECA, FINE/Turbo, Pointwise, Gridgen2.CFturbo工作流程输入性能参数：包括设计流量、扬程、转速、流体密度、流动角、转向、叶片数等基本参数。
国际顶尖声学仿真软件Actran16荣耀发布
国际顶尖声学仿真软件Actran v16荣耀发布实现了更大声学域及更高频声学仿真领域新突破海基科技自2008年将国际顶尖声学仿真软件Actran引进中国以来，一直致力于为广大声学工作者提供专业服务与支持，经过多年的努力，目前，Actran已在航空、航天、船舶、汽车、工程机械、电器等领域得到了广泛的应用。
为了更好地服务于各领域的声学工作者，我们的合作伙伴不断加大对Actran的研发投入。
2015年11月，MSC 软件子公司 Free Field Technologies（FFT）携手海基科技，宣布Actran V16荣登中国。
这一新版本采用了新一代突破性技术，在声学、振动声学及气动声学领域实现了更卓越的性能。
Actran V16 技术改进包括：∙更大声学域及更高频率声学传播∙全新的气动声学建模功能，可加快虚拟测试∙与其他 MSC 软件工具进行协同仿真实现多学科分析∙易用性及性能获得提升现在，由于有了支持 GPU 加速的 Actran DGM 代码，技术人员可在数小时内完成更大物理域及高频下的声学传播仿真。
这使用户能够对以前难以企及的状况进行仿真，例如高频下的超声波泊车传感器或卡车整车的外部声学传播。
全新的气动声学功能：这一领域通常依赖于历时较长、计算成本昂贵的瞬态 CFD 仿真。
Actran 16 配备了全新的SNGR 模块，可读取来自计算成本较低的稳态RANS 结果并生成气动噪声源，这使用户能够在数小时内完成多次虚拟测试。
此外，Actran 16 还具备薄膜模态分解功能，这是一项独有的技术，可将被工程师熟知的波数分解法扩展到真实形状汽车侧窗的气动声学分析中。
此技术可以清楚辨识声学压力脉动及流体湍流压力脉动对非矩形或非平面侧窗的影响。
Actran与其他 MSC 软件解决方案进行协同仿真：该版本从解决方案功能及与其他 MSC 软件代码集成角度入手，对 Actran 时域仿真功能进行了改进。
现在，Actran 可读取 Dytran 的输出文件，因此能够对涉及流固耦合的问题进行声学分析，例如油箱中的液体晃动噪声。
汽车风噪声解决方案
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振动声学模型—窗
• 侧窗包含蓝色和粉色的部分，是用于施加TWPF载荷的。
• 蓝色玻璃四周固支，粉色与红色玻璃通过两个安装点进行位移约束。
0.7m
振动声学模型—空气
• • • • 侧窗在半自由空间辐射声波，模拟向车内的声辐射。 使用空气的标准属性。 声场与结构网格是不匹配的。 有限元与无限元结合模拟半自由场。
More Cases——雷诺：密封条隔声特性分析
• 分析步骤 – 准静态分析 – 声学分析 密封条系统 • 计算工况 – 频率范围500-4000Hz – 杨氏模量、阻尼、压缩比率 – 不同截面形状
密封条 准静态分析 有限元模型
声学分析
边界条件
声学有限元/无限元
扩散声场激励
基于Actran混合求解技术的四大优势 • 优势四：国际汽车企业的成功实践，风噪声开发标 准分析流程
分析模型
Exterior model
Interior model
Volkswagen Passa流 后视镜尾流 其它不连续处产生的涡流
CFD 参数 仿真软件：OpenFoam 湍流模型： DES 分析工况：33.3m/s (120km/h) 网格要求：车窗附近网格需要细化 求解类型：不可压求解 时间步：7.5e-5s 输出总时间： 0.2s 根据采样定理，获得最小分析 频率为5Hz，分析步为5Hz 最大分析频率：6660Hz
基于Actran混合求解技术的四大优势 • 优势四：国际汽车企业的成功实践，风噪声开发标 准分析流程
– 案例1：标致汽车(2005-2010 TWPF) – 案例2：雷诺汽车 (2008-2012 AWPF“扩散声 场”+TWPF) – 案例3：戴姆勒汽车（2012 AWPF “体声源”校验） – 案例4：大众汽车(2012 AWPF“体声源”+TWPF) – 案例5：本田汽车(2012 AWPF“体声源”+TWPF) – 案例6：现代汽车（2014 TWPF）
电梯噪声解决方案及案例介绍
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研发流程与资源管理解决方案 研发流程与资源管理
CAE云计算平台——SimCloud
试验数据管理系统——Hi-Key TDM
重量管理平台——Hi-Key WDM
仿真流程与数据管理——Hi-Key DeSims
Hi-Key DeSims设计-仿真管理平台
应用层： 面向设
计各环节的应用 系统。
服务层： 提供一
目录
• 海基声学部业务介绍
• 电梯噪声问题分析及解决方案 • 电梯噪声相关工程案例
• 总结
电梯噪声问题分析
电梯噪音源：
驱动电机噪声 轿厢系统振动引起的辐射噪声 电梯高速运行时产生的风噪声 机房噪声等外部声源 低速电梯振动噪声为主，高速电梯风噪声为主
如何减少噪声：
添加阻尼件、加强筋、吸声材料 改变结构外形和材料属性等
– 培训课程：标准培训、高校课程、定制培训
– 人力资源：外聘专家、人才储备、定制招聘 – 交流平台：QQ群8128-9983，
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服务类型-1-软件销售
• 海基提供以下声学CAE产品
Actran：通用有限元计算声学软件 LeakageMaster：声泄露专用分析工具
DesignerNoise：船舶声学专用分析工具
航空发动机气动声学计算和实验-上海商用发动机公司-2011-5
气动声学问题
起降噪声
.
目前国际上普遍关注的是起降阶段的气动噪声设计问题，对航空公司来 说起降噪声直接影响航班配额。
huangxun@ (北京大学黄迅)
气动声学研究
2011年5月
10 / 61
26 / 61
风扇噪声计算技术
Bifurcations安装效应计算
.
huangxun@ (北京大学黄迅)
气动声学研究
2011年5月
27 / 61
风扇噪声计算技术
噪声控制方法计算模拟
.
声衬(liner); Lobed mixer; Chevron.
huangxun@ (北京大学黄迅)
风扇噪声计算技术
排气道风扇噪声理论解－Munt (1977)
.
Outlet fan noise case.
huangxun@ (北京大学黄迅) 气动声学研究 2011年5月 20 / 61
风扇噪声计算技术
远场解－Ffowcs Williams and Hawkings (1969)
.
huangxun@ (北京大学黄迅)
气动声学研究
2011年5月
21 / 61
风扇噪声计算技术
近场计算结果
.
动画演示。
huangxun@ (北京大学黄迅)
气动声学研究
2011年5月
22 / 61
风扇噪声计算技术
进一步问题
.
计算速度如何提高：自适应网格（动画） ；
huangxun@ (北京大学黄迅) 气动声学研究 2011年5月
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.
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相关案例：轴流风扇噪声分析
• 不同的热交换机 • 不同的传声器; 标准测试= 测试结果取平均值
• Actran在气动声学方面的优势 • 海基科技的技术团队
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研究背景
St为斯特劳哈数，U为气流速度； L为特征长度
ACTRAN风机计算流程
• 冷却风扇噪声
– 混合方法: 流体用CFD计算, 风扇噪 声用ACTRAN计算(1)
– 使用声类比方法 – 嵌入式iCFD工具将CFD结果映射到
声学网格 – 对风扇噪声和宽带噪声的预测(2)
相关案例：格栅对气动影响
相关案例：格栅对气动影响
• 声能主要集中在低频
• 低频声能在喷流区域，而高频声能产生于格栅区域。
出风口声学计算-项目背景
• 受汽车发动机舱仪表板处空间限制，设计七种不同尺度的空 调出风口模型，通过计算分析，找出气动噪声最优设计方案
CFD计算
• 解决思路
CFD仿真模型 某种工况速度云图
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离心风机气动噪声计算分析
• 测点布置
– 共布置四个测点，与各出口边中心点成45°，距离为1m
point2
point3
point1
point4
23
离心风机气动噪声计算分析
• 声学计算结果
叶频：495Hz
二次谐波：976Hz 极值：1140Hz
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离心风机气动噪声计算分析
• 声学计算结果
– 得到不同声源的贡献量，面声源贡献较大，即主要的声源区为旋转区域
Outlet surface
目录
• 常见气动声学问题浅析 • 气动声学仿真案例
➢ 出风口喷流噪声案例 ➢ 冷却风扇声学案例 ➢ 管道声学案例 ➢ 压缩机排气消音腔声学案例 ➢ 电机电磁噪声案例
• Actran在气动声学方面的优势 • 海基科技的技术团队
4
相关案例：管道噪声分析
• 空调系统的作用
– 舒适性(制热,制冷,通风) – 安全性(除雾)
• CFD计算模型
– 网格尺寸5mm-15mm，共生成92万四面体网格
• 计算工况
– 转速：2960r/min
静止区域网格
– 空气流量：4000m3/h
– 压头：1900-2000Pa
– 叶轮通过频率：493Hz
计算域加长
旋转区域网格
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离心风机气动噪声计算分析
• CFD计算结果
– 进出口压头：1863Pa
2
常见气动声学问题
• 出风口噪声
– 声源预测 – 气动最优
• 冷却风扇噪声
– 冷却风扇的噪声源 – 噪声的传播
• 管道噪声
– 管道紊流隔声 – 减噪降噪
• 压缩机噪声
– 紊流造成的气动声源 – 传入舱内的噪声
• 电机电磁噪声
– 电磁造成的气动声源 – 传入舱内的噪声
Flow direction
Inlet surface
• 声学计算结果
声场辐射云图
时域声源云图
频域声源云图 16
散热风扇噪声分析流程
• 预测不同声源的贡献量
• 预测远场声学指向性
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离心风机气动噪声计算分析
• 研究对象
– 研究对象为10叶片离心风机，如图所示，CFD区域分为
旋转区域和静止坐标系区域
叶轮前盘
后盘
静止区域
旋转区域
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离心风机气动噪声计算分析
声学计算结果
50 45 40 35 30 25 20 15 10
5 0
ML-3
point 1处OSPL/dB(A)
ML-2
ML-1
ML+0 ML+1
ML+2
ML+3
监测点 声源分布-150Hz
目录
• 常见气动声学问题浅析 • 气动声学仿真案例
➢ 出风口喷流噪声案例 ➢ 冷却风扇声学案例 ➢ 管道声学案例 ➢ 压缩机排气消音腔声学案例 ➢ 电机电磁噪声案例
叶轮表面压力分布
流线分布
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离心风机气动噪声计算分析
• CFD计算结果
湍流动能分布
切片：X=-0.08
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离心风机气动噪声计算分析
• 整个CAA计算域分为三部分，
– Lighthill Surface面声源域 – Lighthill Volume体声源域 – 声传播域，
• 设置监测点预测声学响应以及声压级指向性等
用lighthill声类比方法转换为气动噪 声源，并使用积分法插值入声学网格； – 利用ACTRAN/iCFD技术对声源进行傅里 叶变换，将时域信号转换为频域信号； – 计算风扇引起的气动噪声声传播。
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散热风扇噪声分析流程
• 研究对象为4叶片大型轴流风机，安装于管道内，尺寸如 图所示，CFD区域分为旋转区域和静止坐标系区域
• 实验仿真对比分析
相关案例：管道噪声分析
Experimental Set-Up
906 mm 415 mm
ACTRAN Results
CFD Results - Fluent
A better agreement could be reached : • A longer CFD input would provide a better frequency resolution, • A finer CFD mesh would increase the accuracy of the levels (current = 600k FV)
• 优点
(1)
– 预测方法：经过精确的验证
– 效率：比单纯使用CFD软件进行声
(2)
学计算速度更快
– 与大多数CFD软件有接口
– 远场声传播: 通过噪CTRAN气动噪声计算标准流程
• 气动噪声分析步骤
– 建立CFD分析模型，提取非定常流场； – 建立ACTRAN声学分析模型； – 利用ACTRAN/iCFD技术，将CFD基本量利
以专业产品助力工程研发，以真诚服务提升创新能力
声学案例
海基科技 白长安 2014.12
TEL:18801624337 E-mail：
目录
• 常见气动声学问题浅析 • 气动声学仿真案例
➢ 出风口喷流噪声案例 ➢ 冷却风扇声学案例 ➢ 管道声学案例 ➢ 压缩机排气消音腔声学案例 ➢ 电机电磁噪声案例
• Actran在气动声学方面的优势 • 海基科技的技术团队
不同声源贡献分析-Point1
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相关案例：离心风机噪声分析
Fan Noise 2007: Presentation of a CAA formulation based on Lighthill's analogy for fan noise - S. Caro, Y. Nishio, R.Sandboge, J. Iyer