Fluent氣動聲學|02 FW-H模型

2021-03-01 CFD之道

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.

相關焦點

  • 航空工業氣動院2.0米量級聲學風洞即將投入使用
    通過數值模擬或理論方法研究噪聲費時耗力,相對來說,通過聲學風洞試驗驗證氣動降噪優化設計更直接、有效,能夠精確地測定出氣動噪聲源的區域,並測得聲頻譜和聲強度的空間分布,為噪聲控制和降噪提供技術支持。2.0米量級聲學風洞是什麼樣的?風洞是用來模擬物體與空氣相對運動的設施,只不過風的速度、均勻性等模擬質量要求高。
  • 你必須要知道的三種氣動噪聲仿真計算的方法
    最近的做的工作和氣動噪聲的仿真計算強相關,所以就跟大家簡單介紹一下三種氣動噪聲的仿真計算方法。 寬頻噪聲模型 這種方法是基於雷諾平均N-S方程來求解的。
  • Fluent常見的錯誤提示總結
    License for fluent expiresError: sopenoutputfile: unable to open file for outputsError Object: "c:\temp\kill-fluent696"原因:
  • 工程熱物理所風力機新型氣動模型研究取得新進展
    工程熱物理所風力機新型氣動模型研究取得新進展 2015-01-27 工程熱物理研究所 【字體:大 中 小】 在風力機尾流區域內,葉片旋轉效應顯著,尾渦的運動發展與風力機氣動性能存在較強的幹涉,給風力機研究帶來了困難。同時,尾流效應造成風場尾流速度降低和湍流度增加,使得風力機輸出功率減少,葉片的疲勞載荷提高、壽命減少,因此,風力機的近尾流場研究必不可少。
  • 共軸高速直升機如何巧妙借用常規直升機的氣動分析模型?
    不負責任的聲明:這是一篇偏學術派的硬核論文導讀,不過中間還是有一段一點也不硬核的白話討論章節,如因強行閱讀本文誘發頭暈目眩、昏昏欲睡等症狀,丁某概不負責概要性的介紹動態入流模型(Dynamic Inflow Model)是一種在常規直升機旋翼氣動分析中很常見的氣動分析模型,可以求解出旋翼誘導速度沿方位角和展向的變化分布,由於其計算效率較高,而置信度又由於常規的動量
  • 聲學材料的一個世紀
    1954年,魏榮爵院士在南京大學物理系創辦了聲學專業,建立國內首個聲學教研室。2009年12月30日,學校根據學科劃分的原則在原有的物理學系、電子科學與工程系和材料科學與工程系的基礎上,新組建成立了物理學院、電子科學與工程學院、現代工程與應用科學學院。其中,物理學院聲學專業是全國唯一的聲學本科研究型人才培養基地,並建設有「近代聲學教育部重點實驗室」。
  • 聲學材料的一個世紀(下篇)
    1954年,魏榮爵院士在南京大學物理系創辦了聲學專業,建立國內首個聲學教研室。2009年12月30日,學校根據學科劃分的原則在原有的物理學系、電子科學與工程系和材料科學與工程系的基礎上,新組建成立了物理學院、電子科學與工程學院、現代工程與應用科學學院。其中,物理學院聲學專業是全國唯一的聲學本科研究型人才培養基地,並建設有「近代聲學教育部重點實驗室」。
  • 聲學特性以及仿真可視化
    超音速流動的尖嘴模型飛機產生的衝擊波——實測仿真可以看到由於飛機運動速度比波前運動速度更快,局部產生了激波,從而使氣動阻力劇增,出現「聲障」。揚聲器的簡化模型,驅動力-彈簧-振動質量-膜片面積輻射聲波另一個常見的應用就是利用赫姆霍茲共鳴腔來進行吸聲,這是一部分聲學超構材料的基本原理
  • 氣動院成功調試FL-10風洞大尺寸模型快速安裝系統
    近日,航空工業氣動院FL-10風洞大尺寸模型快速安裝系統完成主體功能調試,技術指標滿足設計要求,標誌著氣動院FL-10風洞具備了大尺寸模型的快速安裝能力。與傳統安裝方法相比,該系統將安裝模型所需時間由原來的8.17小時縮減到1.5小時,效率大幅提升。
  • 我國已形成8米量級低速風洞氣動噪聲試驗能力
    ,宣告我國正式形成8米量級低速風洞氣動噪聲試驗能力。氣動噪聲風洞試驗是航空型號研製重要的地面試驗項目,是評估航空型號的適航符合性、舒適性、環保性以及聲隱身等性能的重要依據。此次, 氣動院在8米低速風洞順利完成某型號降噪驗證風洞試驗,獲得了該型號的氣動噪聲特性數據,並驗證了降噪設計的降噪效果,為型號研製及時提供了高質量驗證數據,獲得客戶單位高度認可。
  • 中日研發高速氣動懸浮列車 時速可達400-500公裡
    據《重慶晨報》報導,中日兩國正在合力研發一種時速可達400-500公裡的高速氣動懸浮列車。對外公布的這款高速氣動懸浮列車(high-speed aerotrain)模型長一米多,子彈頭車頭似高鐵列車,車身則有環形翼(annular wing)和氣流推進器(airflow propeller),又跟飛機有些相似。
  • 我國首次開展深海底聲學特性參數測量
    本報訊(記者 王 晶) 6月29日,《中國海洋報》記者從青島海洋國家實驗室獲悉,在剛剛結束的「向陽紅01」科考船第四次海試航次中,深海可視化液壓貫入式海底沉積聲學原位測量系統成功完成了3000米級海試,在南海北部水深分別為1880米、3018米、3021米和3036米的4個站位獲取了海底沉積物的聲學特性數據,並取得高清海底視頻影像等輔助資料。
  • 氣動銑孔夾具的設計
    針對這一現狀,本文設計了一種氣動銑孔夾具,該夾具通過增加氣動定位裝置來解決機械式反覆對孔的問題。同步器結合齒圈是變速器換檔機構中的一個重要零件,零件如圖1所示,和二軸片齒輪焊接總成如圖2所示。同步器結合齒圈和片齒輪材料都為8620RH,熱處理為滲碳淬火,表面硬度可達58~63HRC。
  • Fluent旋轉機械流場計算方法簡介
    由此,很多包含運動部件的問題可以在fluent中得到解決。FLUENT提供了以下三種方法,來模擬旋轉機械的流場。前兩種模型均假設流動是穩定的,轉子-定子或葉輪-輪蓋的作用效果是近似的平均這兩種模型可用於轉子定子之間的只有微弱的相互作用或只需要求系統的近似解的場合。相反,滑動網格假定流動是不穩定的,因此可以真實的模擬轉子定子之間的相互作用。
  • 關於Fluent的殘差(二)
    殘差波動的主要原因:1、高精度格式;­2、網格太粗;3、網格質量差;4、流場本身邊界複雜,流動複雜;5、模型的不恰當使用。二.    問:在進行穩態計算時候,開始殘差線是一直下降的,可是到後來各種殘差線都顯示為波形波動,是不是不收斂阿?
  • 聲學材料的一個世紀(下篇)|科學|拓撲|帶隙_網易訂閱
    1954年,魏榮爵院士在南京大學物理系創辦了聲學專業,建立國內首個聲學教研室。2009年12月30日,學校根據學科劃分的原則在原有的物理學系、電子科學與工程系和材料科學與工程系的基礎上,新組建成立了物理學院、電子科學與工程學院、現代工程與應用科學學院。其中,物理學院聲學專業是全國唯一的聲學本科研究型人才培養基地,並建設有「近代聲學教育部重點實驗室」。