空气声学介绍

听说？飞机飞越附近。笔记本电脑上的风扇。英亩的旋转风力涡轮机。在我们周围，机器都在发出噪音。多少噪音太多？声音旅行多远？这些噪音到底是从哪里来的？

航空声学模拟，工程师和设计师如何识别噪声的起源，了解其影响范围以及减少或消除噪音以遵守声音法规并改善用户体验的模型解决方案，从而从流动的流体中产生的声音研究是如何确定噪声范围的来源，了解其影响范围。

在整个行业中，航空声学模拟有助于工程师分析声音的产生，以提高舒适性和安全性。例如，在制造业中，模拟可以帮助识别设备与操作员的紧密距离造成的听力损失危害。在海洋涡轮机中，它可以通过确定减少水下噪声污染的方法来帮助保护海洋生物。

在本文中，我们将专门研究汽车，其中数千个零件不断受到流动空气的影响。在这里，航空声模拟可以快速识别声音的来源，并探索使其沉默的方法。

航空声学用例：汽车NVH分析

作为乘客乘坐汽车，他们可以感知各种有助于整体噪音的声音 - 所有这些声音都为建模提供了自己的挑战。

图1：Alfa Romeo Giulietta AeroAcoustics模拟中的噪声源。

• 轮胎噪音：轮胎旋转中的噪声有助于外部流动性空气动力学噪声。
  • 挑战：对变形轮胎与道路之间的相互作用进行建模。
• 刮水器噪音：雨刮器运动的噪声有助于外部流动性空气动力学噪声。
  • 挑战：建模航空镜的声学效果，复杂的物理和湍流模型。
• 天窗噪音：当车辆带着天窗或侧窗打开时，可能会发生乘坐声学和脉动涡流之间的共鸣，从而产生所谓的“自助”噪音。
  • 挑战：准确预测流动到达并越过开口，有一个强大的依赖性速度条件和几何细节。
• HVAC系统噪声：汽车的暖气，通风和空调（HVAC）系统产生的噪音有助于总体感知的噪声水平，并对客舱舒适度产生了重大影响。
  • 挑战：通过旋转组件，准确的湍流场分辨率和噪声传播到驾驶员的耳朵，完成瞬态研究。
• 门间隙噪音：门间隙腔中流动诱导的压力波动会产生空腔噪声。
  • 挑战：不同的速度条件和门间隙的不同形状。
• 后视镜和窗户噪音：噪音是由湍流撞击汽车表面和侧视镜设计产生的窗玻璃上的噪音。
  • 挑战：湍流模型的准确性和汽车表面压力波动的不稳定。

模拟如何减少汽车噪声？

航空声学模拟有助于预测噪声源对指定位置的整体声音水平的综合影响（例如，驾驶员座椅）。能够预测噪声使设计人员能够对汽车细节（例如，侧视镜形状，一些门间隙，通风孔等）进行修改，并遵守法规并改善乘客的舒适性。

ansys流利可以解决复杂的空气声问题，并提供一系列广泛的建模选项和后处理能力，以使用多种方法来改善声学设计：

• 宽带噪声方法，其中稳定的解决方案用作噪声源估计的基础。
• 声学类比法，其中计算流体动力学（CFD）溶液通过波方程解与声音传播解耦。
• 直接方法（即直接计算空声学），完全融合了不稳定流量和声场的计算。

在里面最新的ANSYS软件版本，2022 R1，我们引入了一种新的声学工作流，该工作流将ANSYS Fluent CFD模拟耦合到Ansys的声音。这使工程师能够使用高级声学分析技术来分析CFD计算的声压信号，包括：

• 声音文件使您可以收听模拟声音。
• 报告数量，音调，清晰度和发音。
• 压力信号的翻译以按位置查看声学指示器。
• 声音组成的多频函数。

如何在ANSYS Fluent中进行声学模拟

在ANSYS Fluent的解决方案设置中，可以定义一系列接收器并将噪声源传播到它们。新的声音分析模块扩展了ANSYS流利的声学功能，使工程师能够听到您在CFD模拟中计算的内容。

图2：ANSYS Fluent中的声音分析。

即使在CFD模拟期间，在接收器位置生成的简短声学签名也可以变成高质量的可听见长文件。此外，心理声学分析工具可以深入了解预测声音对人耳朵感知的影响。ANSYS Fluent中的声学分析还支持频率响应功能，该功能允许用户：

• 从计算的隔离组件噪声（例如HVAC）切换到机舱中该噪声的预测（一旦给出/评估了时间频表示（TFR），就不必模拟机舱本身）
• 从不同来源（例如轮胎，雨刮器，HVAC等）组成总声音。

单击一次，可以传输声学信号并在ANSYS声音中启动更复杂的声学分析。

图3：ANSYS声音中的声音分析。

要听取Alfa Romeo Giulietta（意大利FCA）上不同噪声的组成，请查看下面流利的声学互动3D模型。

要了解更多，请听航空声学模拟网络研讨会或参观CFD仿真产品页面查看如何将最新的声学增强功能用于模拟。