噪声分析技巧及模型选择最佳实践

一、概述

ANSYS Fluent中的噪声分析模块, 取决于可接受的时间成本和精度, 可使用下列计算方法进行仿真：

下面详细介绍三种不同分析方法的特征及选用准则

二、解决方案

Direct Method(直接计算方法)

直接计算方法是指利用压力脉动作为噪声源，直接以流场分析结果进行计算。因此，可以获取计算域中所有的压力变化(传播)，比如声音的反射，衍射以及折射。然而为了捕捉细小的压力波动，要求噪声源与接受者或测量点之间的空间内网格足够精细才能满足计算要求。 这导致了在所有方法中，直接计算方法所需的计算资源巨大，因为通常计算噪声时需要非定常及精细网格。

Acoustic Analogy Model(声学类比模型)

只在噪声源附近使用CFD求解压力脉动，噪声由噪声源传递至接收者的传播由波动方程求解。不像直接计算方法，要求噪声源附近使用非常精细的网格，当接收者在远场处,与直接计算方法相比较，可以使用较少数量的网格就能进行噪声分析。同样，接收者可以处于计算域的外边就计算成本而言, 同样需要非定常计算但成本不像直接计算那样高。因为这种方法只从声源附近的数据计算噪声，声源与声音接收者之间存在壁面的因素，因此不能解析声音的反射等现象。

Solution by Broadband Noise Source Models(宽频噪声模型)

压力脉动只在声源附近使用CFD求解，噪声传播至接收者的过程由波动方程的分析解得到。这是一种有效的方法，建议从模型研究最初设计减少噪音。该种方法不适用于光谱分析, 但是由于才静态计算时已采用了该种方法，因此计算成本是三者中最低的。

三、模型筛选准则

分析方法的选择, 取决于要求的分析结果要求包括哪些物理现象。以上三种不同方法的特点归纳如下:

Direct method(直接方法)

• 要求光谱分析
• 考虑波动方程，播的折射，衍射和反射

Solution by acoustic analogy model(声学类比模型)

• 要求光谱分析
• 计算代价比直接方法低
• 可忽略声源和接收者之间的反射

Solution by broadband noise source models(宽频噪声模型)

• 噪声源足够多
• 计算资源较小

因此，在进行噪声计算分析时，需要根据所要求的结果及计算资源合理的选择计算模型。