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【气动噪声】Actran SNGR使气动噪声仿真速度提升4倍

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本文摘要(由AI生成):

本文介绍了Actran 16版本新引入的SNGR方法,它是一种混合方法,通过引入随机模型降低流场求解要求,适用于宽带噪声占主导地位的问题。相比于传统的非定常流场计算方法,SNGR方法计算资源需求少且效率更高。以空调出风口噪声问题为例,SNGR方法与传统方法所得结果趋势一致,但计算时间大幅减少。因此,SNGR方法可用于产品性能快速评估,而传统方法则用于准确定量分析。两种方法结合使用可显著提高产品研发效率。

概述

Actran 16版本加入了全新的SNGR方法,该方法作为一种混合方法,通过引入随机模型来降低流场求解要求。在流场计算过程中仅需利用RANS湍流模型求解定常流场。SNGR方法采用随机模型方法构造出湍流脉动速度,再从构造的湍流流场中导出声源项,通过求解带源项的声学扰动方程,得到远场噪声。SNGR方法基于RANS方程,所需计算资源较少,适用于宽带噪声占主导地位的问题。

基于非定常流场的气动噪声计算方法可以用来模拟很多诸如风噪、起落架噪声、后视镜噪声、空调噪声等流致噪声问题,但是计算成本很高。下图1为非定常流场计算与定常流场计算时间对比。

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RANS这种定常流场计算方法是一种早已成熟的流场计算方法,但只计算时间平均的流场。虽然计算所需时间远小于非定常流场,但只提供统计性的结果,无法直接提供气动声源。而Actran SNGR方法是在RANS的平均流计算结果基础上,结合湍流能量等统计性的物理量,合成随时间变化的速度场,进而提取气动噪声源,进行气动声场计算。SNGR方法打通了基于定常流场进行气动声场计算的最大障碍,为产品气动噪声设计提供更高效的可选方法。

案例

以一个空调出风口噪声问题为例,通过Actran软件分析有无挡风板对出风口声压分布的影响。分别采用基于非定常流场的气动噪声计算方法(以下简称传统方法)和SNGR方法计算该空调出风口处的声压分布,流场速度如图2所示。

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选择空调出风口位置输出结果,做出两种分析方法计算所得的有无挡风板的声压差值随频率变化的曲线,如图3所示。

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图3中红色曲线为SNGR方法所对应的差值曲线。从图中可以看出,采用两种计算方法所得到的仿真分析结果整体趋势相对一致。在所得结果偏差不大的情况下,两种方法计算耗时对比如图4所示。

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从图4可以看出,对于空调出风口噪声仿真问题,使用SNGR方法与传统方法相比有显著的提速效果,具体提速为5.8倍。

结论

Actran的传统气动噪声仿真方法具有足够的仿真精度,而仿真时间比较长;SNGR方法仿真耗时大幅度减少,对趋势的计算准确程度较高,但幅值的大小还需要进一步优化算法。两种方法各有优势,能够实现功能互补。对于一个特定的产品,研发过程的前期工作需要快速评估产品性能,并根据评估结果优化设计方案。在这一过程中适合采用SNGR方法对产品性能进行快速的定性分析。经过几轮优化后,再通过传统方法进行准确的定量分析,详细了解产品的具体性能。经过实践验证,两种方法结合使用可以使产品研发效率提高至少4倍。

Actran Acoustics
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首次发布时间:2019-07-08
最近编辑:11天前
五星连珠
硕士 | 客户经理 MSC
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