动力、船舶、电力行业常见的载流管说念，频繁包含弯头、三通、异径、阀门等流动奇异处，当流体(液体、气体)在管内流动时会形成湍流。从定性的角度分析可得，湍流本身含有的湍动能一部分当作管说念结构振动的激励作用在管壁上，引起管壁的振动以及向外发射噪声，另一部分能量将当作流动声源在管内产生噪声。流致噪声在帆海、航空领域受到高度的照看，它不仅形成飞机、直升机舱室乘员感不雅和口头上的不适，还严重影响水下作战平台（如潜艇）的遮蔽性。流致噪声是指由于畅通流体与固体领域互相作用以及流体里面湍流所引起的发射噪声。其主要引发机理是由于固体与流体的相对畅通以及流体本身的不规矩畅通所激起的流体里面及压力扰动在介质中的传递。
自上世纪50年代，我国就已开展了湍流噪声方面的操办，但发达迟缓；况且早期操办主要聚首于湍流领域层的近场特质，对流体自发射噪声的操办较少。时于本日，湍流噪声的表面操办精深基于Lighthill声比较方程、Powell涡声表面及Kirchhoff表面；其中Powell涡声表面和Kirchhoff表面均是基于Lighthill声比较表面发展而来。 当流体流经闭塞的防碍物管时，在防碍物管和主宰说念流畅处由于惯性、流体内摩擦力、领域层零散效应的耦合重迭而产生旋涡零散，其形成的管内噪声是管说念声致振动倦怠毁伤的迫切原因。本本领贴从典型的旋涡零散管内噪声为例，先容管内流动噪声的设想方法。
本文使用ANSYS Fluent 19.0软件，对圆柱扰流流动所引起的辅导噪声进行声比较仿真，本色包括网格导入、模子聘请、材料物性、领域条款、求解参数、后措置的竖立。通过声比较方法赢得扰流流场和噪声。
2. 模子仿真相貌本仿真为2D模子，圆柱直径为1.9cm，来流风速为69.2m/s。基于直径的雷诺数为90000，流场的设想域上游为5倍的圆柱直径，卑劣为20倍圆柱直径，罗致2D LES模子进行模拟。
天津市静海县宏利工贸有限公司图片
3. 操作设施3.1. 创建责任目次并启动Fluent启动Fluent 19.0，在Fluent Launcher中，Dimension聘请2D，Display Options中勾选Display Mesh After Reading和Workbench Color Scheme，勾选Double Precision，Processing Options聘请Serial，点击OK启动Fluent。
图片
3.2. 导上钩格文献菜单中点击【File】>【Read】>【Mesh…】，录取网格文献cylinder2d.msh.gz，点击OK导上钩格。此时，图形界面中不错检讨导入的网格。
图片
3.3. General一般竖立在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【General】，进行网格有关的操作以及聘肯求解器。
图片
3.4. Models模子竖立在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【Models】，进行物理模子竖立。
图片
3.4.1. 竖立求解类型在General下聘请Solver Type为Pressure-Based，Velocity Formulation为Absolute，Time为Transient，2D Space为Planar。
图片
3.4.2. 聘请湍流模子由于LES模子在2D下默许为不激活现象，因此需要在Console窗口中输入相应的号召来激活使用。
在Console窗口中输入：(rpsetvar 'les-2d? #t)
然后在树中【Setup】>【Models】>【Viscous】，鼠标左键双击Viscous，Model中聘请Large Eddy Simulation(LES)，竖立Subgrid-Scales Model为Smagorinsky-Lilly。其余竖立默许，点击OK完然后在树中【Setup】>【Models】>【Viscous】，成竖立。
图片
点击完OK后将看到一个信息框，领导LES模子默许将动量方程改为Bounded Central-Differencing。点击OK说明。
图片
3.5. Materials材料竖立在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【Materials】，民丰县科欧纸业有限公司进行材料物性竖立。
在Materials的Task Page中选中Fluid下的air， 民丰县嘉亨电动机有限公司点击Create/Edit…，在弹出的Create/Edit Materials窗口中，保留参数默许竖立，点击Close退出材料属性界说。
图片
3.6. Cell Zone Conditions竖立在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【Cell Zone Conditions】，进行体网格区域条款的竖立。
图片
在Cell Zone Conditions的Task Page中点击【Operating Conditions…】，在弹出的Operating Conditions窗口中，默许竖立Operating Pressure为101325 pascal，点击OK退出。
图片
选中air，点击Edit…，说明Material Name中的材料为air，点击OK关闭对话框。
图片
3.7. Boundary Conditions竖立在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【Boundary Conditions】，进行领域条款的竖立。
图片
3.8. Solution Methods求解方法竖立在最左侧的树中，鼠标左键双击【Solution】>【Methods】，进行求解方法的竖立。
聘请Spatial Discretization下Gradient为Least Squares Cell Based，Pressure为PRESTO!， Momentum为Bounded Central Differencing体式。改Transient Formulation为Bounded Second Order Implicit。勾选Non-Iterative Time Advancement选项。聘请Pressure-Velocity Coupling下Scheme为Fractional Step。
图片
3.9. Solution Controls竖立在最左侧的树中，鼠标左键双击【Solution】>【Controls】，进行松懈因子的竖立。竖立Pressure为0.7，Momentum中填入1。
图片
3.10. Monitors监视竖立树中【Solution】>【Monitors】>【Residual】，水利水电设备鼠标左键双击，确保Plot选项被勾选。竖立Options下Iterations to Plot为20，Iterations to Store为10000，其余竖立保抓默许，点击OK完成竖立。
图片
3.11. Initialization运行化树中【Solution】>【Initialization】，鼠标左键双击Initialization，在Task Page中说明Initialization Methods聘请为Standard Initialization，在Compute from下拉菜单竖立为inlet。点击Initialize按钮进交运行化。
图片
3.12. Run Calculation运行设想树中【Solution】>【Run Calculation】，鼠标左键双击Run Calculation，在Task Page中的Time Step Size中输入5e-6[1]，Number of Iterations输入20。点击Calculate出手运行设想。
图片
[1]LES设想时的时期步取决于最小涡的门径，需要CFL数为1的量级。在运行设想时很难判断相宜的时期步长，因此在流动成型后还需要进行调养。关于一个给定的时期步Δt，声学分析偶然赢得的最高频率为f=1/(2Δt)。此处竖立的时期步，最大频率为100kHz。在大部分的噪声设想中，最大频率经常超出东说念主耳所能听及的范围。
运行设想出手后，不错在视图窗口中看到残差弧线随迭代步数的变化。
图片
设想进行了20步迭代后弹出Information窗口裸露设想也曾完成。点击OK完成设想。
图片
3.13. 瞬态设想在左侧树中聘请【Solution】>【Run Calculation】，双击Run Calculation，竖立Number of Time Steps为4000，设想至物理时期的0.02s后（5e-6s/step×4000step）的成果。
图片
检验时期步是否合理
树中【Results】>【Plots】>【Histogram】，双击Histogram。在Histogram of下聘请Velocity…，选中Cell Convective Courant Number，将Divisions竖立为100，点击Plot。
图片
检讨到CFL数的散布情况，不错看到CFL数最大值小于3.5，绝大部分的CFL数散布在小于1的范围内，由此得出现经常期步为合理的时期步。后续设想不错参考此时期步进行。
保存case&data为cylinder2d_t0.02.cas.gz和cylinder2_t0.02.dat.gz。
3.14. 气动噪声设想3.14.1. 竖立噪声模子树中【Setup】>【Models】>【Acoustics】，双击Acoustics，在弹出的对话窗口中Model下聘请Ffowcs-Williams & Hawkings。点击勾选Export Options下的Export Acoustic Source Data in ASD Format。
图片
点击Define Sources…，在弹出的对话框中Source Zones下聘请wall_cylinder，Source Data Root File Name中填入cylinder2d，Write Frequency为2[2]，Number of Time Steps per File为200[3]。点击Apply，点击Close关闭竖立窗口。
图片
[2]由于物理时期步大小和流动的时期门径判袂很大，莫得必要在每一个时期步写出噪声源数据。本案例中，源数据在时期因子上竖立为2。因此最高不错分析到的频率减小为f=1/[2(2△t)]=50kHz
[3]源数据被打包分红重大源数据文献集。这么不错在设想招揽信号时刻序列进行，简化经由。200值为每个源数据文献包含了200个时期步，写出频率为2则暗示每个源数据文献最终将写入100个数据系列。
3.14.2. 调养求解限度树中【Solution】>【Solution Controls】，在Relaxation Factor中将Pressure项改为1
3.14.3. 不竭设想，保抓【Solution】>【Run Calculation】中Number of Time Steps为4000，点击Calculate设想。本次设想将至物理时期的0.04s后3.14.4. 保存case&data为cylinder2d_t0.04.cas.gz和cylinder2_t0.04.dat.gz。3.14.5. 竖立噪声模子常数树中【Setup】>【Models】>【Acoustics】，双击Acoustics，保抓Far-Field Density为1.225 kg/m3，保抓Far-Field Sound Speed为340 m/s，保抓Reference Acoustic Pressure为2e-5 Pa，竖立Source Correlation Length为0.095 m。点击OK说明竖立。
3.14.6. 设想噪声信号树中【Solution】>【Run Calculations】>Acoustic Signals…，在弹出的对话框中聘请Receivers…，在弹出Acoustic Receivers窗口中，竖立Number of Receivers为2，在Acoustic Signals窗口中选中Active Source Zones、Receivers和Source Data Files中所有的项，点击Compute/Write。
3.14.7. 气动噪声后措置3.14.7.1. 裸露声压信号树中【Results】>【Plots】>【File】，双击File。在弹出的窗口中聘请Load…导入receiver-1.ard和receiver-2.ard，点击Plot裸露声压值。
图片
图片
图片
点击Fourier Transform窗口中的Axes…，在弹出的窗口中去选Auto Range，在Range选项栏中竖立Minimum值为0，Maximum为5000，点击Apply，关闭窗口回到Fourier Transform窗口点击Plot FFT。裸露0~5kHz的声压散布。输出的成果中不错看到，谱峰值出当今约900Hz处。
图片
回到Fourier Transform窗口，点击Plot/Modify Input Signal…，在弹出的截面勾选Options下的Clip to Range选项，X Axis Range中竖立Min为0.02，Max为0.04，点击Apply/Plot。
图片
不错看出谱峰值约在Strouhal数为0.25近邻。
本站仅提供存储干事，所有本色均由用户发布，如发现存害或侵权本色，请点击举报。