本案例演示利用STAR CCM 中的宽带噪声模型模拟圆柱绕流噪声。

1 问题描述

案例几何模型如图所示。一个直径20 mm的圆柱体，位于直径0.6 m的三维圆柱形计算域的中心。来流空气速度为50 m/s，温度300 K，流动雷诺数63800。

2 STAR CCM 流场计算设置

• 启动STAR CCM
• 利用菜单File →  Load… 加载文件cylinderBase.sim，如下图所示

2.1 生成体网格

• 右键选择模型树节点Geometry > Operations ，点击弹出菜单项Execute All 生成体网格

生成的网格如下图所示。

2.2 选择物理模型

• 右键选择模型树节点Continua > Physics 1 ，点击弹出菜单项Select Models… 打开模型选择对话框

• 处理默认选择的选项外，再选择以下物理模型
• Steady
• Gas
• Segregated Flow
• Ideal Gas
• Segregated Fluid Temperature
• Turbulent
• K-Omega Turbulence

选择完毕后的对话框如下图所示。

2.3 设置初始值

• 如下图所示，设置计算区域初始速度为**[50,0 0]**

2.4 设置边界条件

• 如下图所示，设置入口马赫数为0.144

2.5 设置迭代计算

• 设置迭代计算500步，如下图所示

2.6 进行计算

• 右键选择模型树节点Derived Parts ，点击弹出菜单项New Part > Section > Plane...，创建z=0.02 m的面

• 添加z=0.02 m的平面上的速度分布
• 添加圆柱面上的wall Y 分布
• 进行计算

2.7 计算结果

• 速度分布

• 圆柱面上Y 分布

所有位置的Y 值均小于1。

3 宽带噪声计算

在进行瞬态声学分析前，可将宽带噪声模型作为工具，以使体网格符合要求。

• 右键选择模型树节点Continua > Physics 1 ，点击弹出菜单项Select Models… 打开模型选择对话框，增加选择以下模型
• Aeroacoustics
• Broadband Noise Sources
• Noise Source Models
• Curle
• Proudman

选择完毕后的对话框如下图所示。

• 点击菜单Solution → Step进行计算

• 查看圆柱面上的变量Curle Surface Acoustic Power dB ，如下图所示

假定各向同性湍流场的 Curle 声功率模型能够计算偶极子声源产生的噪声，故该模型可表示固体边界在流体上产生的脉动表面压力。

• 查看z=0.02 m平面上的变量Proudman Acoustic Power dB ，如下所示

Proudman 声功率可评估各向同性湍流产生的四极子声源的局部影响，其显示湍流结构在圆柱体周围的流体场内产生的单位体积的声功率。

• 查看z=0.02 m平面上的变量Mesh Frequency Cutoff Hz ，如下图所示

该图表明，网格能够在Proudman相关性显示的主要体积源区域中分辨率最高约2000 Hz，在网格非各向同性的边界拉伸层中，Mesh Frequency Cutoff估计变得不太准确。

可以通过加密圆柱周围的计算网格，以提高频率捕捉上限。

 

注：本案例为STAR CCM 随机案例，简化了原始操作流程。

”

（完）