本文介紹Ffowcs Williams-Hawkings模型的理論背景。
註:本文內容取自Fluent Theory Guide。
」FW-H模型(The Ffowcs Williams and Hawkings Model)本質上是一個非齊次波動方程,其可以通過連續性方程及Navier-Stokes方程推導得到。FW-H模型[1]可以表述為下面的形式:
式中,
自由流物理量以下標0來表示。
當聲源與接收器之間沒有障礙物時,波動方程(方程1)可以解析積分求解。完整解由表面積分和體積積分組成。表面積分代表單極子聲源、偶極子聲源和部分四極子聲源的貢獻,而體積積分代表聲源表面以外區域的四極子(體積)聲源。當氣流為低亞音速且聲源面包圍聲源區時,體積積分的貢獻減小。Fluent中去掉了體積積分部分。此時有:
式中:
其中:
式中,當積分面與不可穿透壁面相重合時,根據其物理意義,式(4)中右側的兩項
為了計算物體周圍外部流動引起的氣動噪聲,必須啟用Convective Effect選項,並另外指定遠場流體速度矢量
考慮對流效應時,延遲時間的計算方式要比前面列出的形式複雜。有效聲音傳播速度
具有對流效應的延遲時間計算為:
啟用對流效應選項要求遠場對流必須為亞音速(
參考資料[1]J. E. Ffowcs-Williams and D. L. Hawkings. Sound Generation by Turbulence and Surfaces in Arbitrary Motion. Proc. Roy. Soc. London. A264. 321–342. 1969.