航空声学模拟导论“，

听到了吗?飞越居民区上空的飞机。笔记本电脑上的风扇。数英亩的旋转风力涡轮机。在我们周围，机器都在制造噪音。多少噪音才算太多?声音能传播多远?这些噪音究竟是从哪里来的?

空气声学模拟，研究流动流体产生的声音，是工程师和设计师如何识别噪音的来源，了解其影响范围，并建模解决方案，以减少或消除噪音，以遵守声音法规并改善用户体验。

在各行各业，空气声学模拟可以帮助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，模拟可以帮助识别由于设备与操作人员过于接近而导致的听力损失危险。在海洋涡轮机中，它可以通过确定减少水下噪音污染的方法来帮助保护海洋生物。

在这篇文章中，我们将特别关注汽车，其中成千上万的零件不断受到流动空气的影响。在这里，空气声学模拟可以快速识别声音的来源，并探索使其静音的方法。

空气声学用例:汽车NVH分析

当乘客乘坐汽车时，他们可以感知到各种各样的声音，这些声音构成了整体噪音——所有这些都为建模带来了挑战。

图1:阿尔法罗密欧朱利埃塔空气声学模拟中的噪声源。

• 轮胎噪声:轮胎旋转产生的噪声构成了外部气流气动噪声。
  • 挑战:建模变形轮胎和道路之间的相互作用。
• 刮水器噪声:雨刮器运动噪声构成外流气动噪声。
  • 挑战:建模空气振动声学效果，复杂物理和湍流模型．
• 天窗噪音:当车辆打开天窗或侧窗行驶时，舱室声学与穿过开口的脉动涡流之间会发生共振，产生所谓的“抖振”噪声。
  • 挑战:准确预测湍流结构流到达和穿越的开口，其中有很强的力量依赖与速度条件和几何细节。
• 暖通系统噪音:汽车的供暖、通风和空调(HVAC)系统产生的噪音会影响整体的噪音水平，并对客舱舒适度产生重大影响。
  • 挑战:完成瞬态研究旋转组件，精确的湍流流场分辨率，噪声传播到司机的耳朵。
• 门隙噪声:门间隙空腔内的流量引起的压力波动产生空腔噪声。
  • 挑战:不同的速度条件和不同形状的门隙．
• 侧镜及车窗噪音:噪音是由汽车表面和侧镜设计产生的湍流撞击车窗玻璃产生的。
  • 挑战:湍流模型的准确性和汽车表面压力波动的不稳定性。

仿真如何降低汽车噪声?

空气声学模拟有助于预测特定位置(例如驾驶座)噪声源对整体声级的综合影响。能够预测噪音使设计师能够对汽车细节(例如，侧镜形状，一些车门间隙，通风口等)和材料进行修改，以符合法规并提高乘客的舒适度。

Ansys流利可以解决复杂的空气声学问题，并提供广泛的建模选项和后处理能力，以改善声学设计，使用多种方法:

• 宽带噪声方法，将稳态解作为噪声源估计的依据。
• 声学类比方法，其中计算流体动力学(CFD)解通过波动方程解与声音传播解耦。
• 直接的方法(即直接计算空气声学)，将非定常流场与声场的计算完全耦合。

在最新的Ansys软件版本，2022 R1，我们引入了一个新的声学工作流程，将Ansys Fluent CFD模拟耦合到Ansys的声音．这使得工程师能够使用先进的声学分析技术来分析由CFD计算的声压信号，包括:

• 让你听模拟声音的声音文件。
• 报告数量，音调清晰度和清晰度。
• 翻译压力信号，按位置查看声学指标。
• 用于声音合成的多个频率函数。

如何在Ansys Fluent中进行声学仿真

在Ansys Fluent中设置解决方案期间，可以定义一个接收器阵列并将噪声源传播给它们。新的声音分析模块扩展了Ansys Fluent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。

即使是在CFD模拟过程中在接收器位置生成的短声学特征也可以转化为高质量的可听长文件。此外，心理声学分析工具可以提供洞察的影响预测人类耳朵感知的声音．Ansys Fluent中的声学分析还支持频响函数，允许用户:

• 从计算的隔离组件噪声(例如，HVAC)切换到舱内噪声的预测(一旦给出/评估了时频表示(TFR)，无需模拟舱内本身)
• 从不同的来源(如轮胎、雨刷、暖通空调等)合成总的声音。

只需点击一下，就可以在Ansys Sound中传输声学信号并启动更复杂的声学分析。

图3:Ansys Sound中的声音分析。

要想听到阿尔法罗密欧朱利埃塔(由FCA意大利提供)上不同噪音的构成，请查看下面的Fluent声学交互式3D模型。

要了解更多，请听空气声学模拟网络研讨会或访问CFD仿真产品页面看看最新的声学增强如何用于您的模拟。