基于Actran的风机气动噪声解决方案


    1. 风机气动噪声计算方法

    ACTRAN Aero-Acoustics是预测湍流噪声的声学有限元软件,ACTRAN Aero-Acoustics从商业CFD程序如Fluent 、Star-CD、StarCCM、Powerflow、Ensight的模拟结果获取流动声源。

    完整的数值模拟过程包含以下几步,如图所示:

     

    图 1.1 风机启动噪声ACTRAN/AERO-ACOUSTICS分析步骤

    (1)利用CFD程序完成非定常流动模拟。

    (2)将每一个时间步CFD的解(速度、密度、压力场)存储为CFD程序自身的格式或通用的Ensight格式。

    (3)ACTRAN Aero-Acoustics根据第一步的CFD的结果计算流动噪声源。这包括将流场结果按照Lighthill声类比或Morhing声类比方法转换为声源,并从时域转化到频域。

    (4)将噪声源从CFD网格插值到声学网格,并计算其传播,得到声压、声速和声强,以及各种局部量(压力)和全局(功率)的频率响应函数。

    (5)在ACTRAN/VI中查看结果。

    ACTRAN Aero-Acoustics模块,支持流动声学分析,可以研究发动机进排气管道内部流动噪声以及排气尾管喷流噪声等。使用ACTRAN Aero-Acoustics,发动机部能够精确预测所有由气流导致的噪声问题。

    2. 风机气动噪声案例

    拿某款多叶片风机为例;CFD前处理网格中,叶轮旋转区域采用全六面体结构网格, 壳体流道大部分区域也采用全六面体结构网格。由于进出口拐角处流道复杂,采用四面体网格填充。进出口管流道采用六面体结构网格;如下图所示。

    图2.1 多叶片风机网格图




    图2.2 风机内部流线图




    图2.3 风机某界面压力分布图




    图2.4 风机气动声学分析模型(Actran分析模型)




    图2.5 声学网格模型示意图




    图2.6 声学监测点示意图




    图2.7 瞬态的声源强度云图




    图2.8 振动加速度试验与仿真对比(Actran做仿真)




    图2.9 声压级试验与仿真对比(Actran做仿真)