机车噪声模拟案例

声学有限元与无限元 粘弹性梁单元、壳单元、实体单元、复合材料单元 允许考虑预应力作用 (*) 多孔与多孔弹性单元 压电材料单元，支持换能器、声纳与噪声主动控制模拟 (*) 声学，运动学与动态激励 随机激励：湍流边界层、扩散声场、δ 相关激励，得到平均值、标准偏差等
真实的激励方式:
• 任何边界条件都可使用 !!! • 这是与其他处理方法(如Curle, FWH or BEM)相比，最大的优势！
可以与VibroAcoustics联合计算，进行振动/流动声学一体化分析
客户：
Daimler, BMW, VW, Delphi, Visteon, John Deere, Brothers, PSA...
无反射边界 Ge 体声源区域 Ws
测量面 测量点
CAA 计算域 W (Actran/AA, FEM)
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Lighthill / Mohring 声类比
Lighthill Analogy
线性声场，流场与声场没有耦合 低马赫数(Ma<0.2) 高雷诺数(Re~106) 均匀介质声传播
声学课程 噪声分析培训 ACTRAN软件培训 请关注http://www.caetraining.com.cn
培训与教学
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ACTRAN技术团队与支持
技术支持 ACTRAN QQ技术群：121109696 ACTRAN ftp资料库：
作为其他ACTRAN高级模块的基础
ACTRAN VibroAcoustics ACTRAN AeroAcoustics ACTRAN TM
消声器 空调系统 齿轮箱声辐射
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ACTRAN VibroAcoustics
振动声学仿真工具=声学有限元+结构有限元 丰富的有限单元与材料库:
Jean-Pierre Coyette教授创立
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ACTRAN软件背景
FFT和ACTRAN创立的背景
两位教授开发的Sysnoise被LMS收购后，1998年选择离开！ 11家大公司于1999~2001年组成了ACTRAN联盟，资助两位教授开发ACTRAN，并 成为第一批客户 • 雷诺、宝马、标致、菲亚特、通用汽车Fra Baidu bibliotek 整车企业 • 立达（Rieter）、哈金森（Hutchinson）汽车配件公司 • 空客 航空 • 壳牌石油、Glaverbel能源、材料 • 德国劳埃德船级社船舶
• IP:211.157.108.87 • 端口号：20 • 账号与密码均为ACTRAN
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Some Aerospace Customers
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Some Automotive Customers
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Some Other References
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The ACTRAN software suite
ACTRAN for NASTRAN ACTRAN DGM
ACTRAN Vibro-Acoustics
客户: Ford, Nissan, Rieter, ...
Trim is everywhere
Superlement coupling From BIW to trimmed body
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ACTRAN VI
ACTRAN各模块的前后处理器
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CFD非定常流场计算
Fluent DES 分离涡模拟计算结果
速度幅值云图 (Vmean=105.555m/s)
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CFD非定常流场计算
Fluent DES 分离涡模拟阻力系数(Cd)结果
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CFD非定常流场计算
Fluent DES 分离涡模拟结果
车身表面压力分布图
(Vmean=105.555m/s)
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CFD非定常流场计算
Fluent DES 分离涡模拟计算结果
Turbulent Intensity (Vmean=105.555 m/s)
Mohring Analogy
非线性声场，对流影响声场 较强平均流动 高雷诺数(Re~106) 非均匀介质声传播
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CFD流场计算网格
怎样构建CFD计算网格？
通过网格生成工具，例如 iCEM CFD，Patran，Hypermesh等 … 导入几何模型 生成CFD计算网格
ACTRAN Aero-Acoustics
ACTRAN TM
ACTRAN Acoustics ACTRAN VI 11
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ACTRAN Acoustics
声学仿真工具 典型应用
管道中声传播 声波遇到障碍物的衍射 振动结构的声辐射
ACTRAN Aero-acoustics频域分析结果
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列车车身模型
车身结构
网格模型
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列车车身气动噪声问题
工况说明： 【1】列车车身结构如上页图所示
【2】外流场为均匀流场, 平均流动速度380km/h
轨道交通噪声对周围居民生产生活的影响，日趋严重。降低列车噪声已 成为当前交通运输工程中的紧迫任务之一。
列车运行噪声主要包括，轮轨噪声，机车动力装置噪声，列车振动噪声
，等等。随着列车运行速度的不断提高，气动/湍流噪声成为新型高速 列车另一重要噪声源。 传统的列车发动机噪声A计权关系LA=30lgN+10lgP-31.4(dBA)，对于新 型高速列车不再适用，其中N为发动机转速，P为发动机马力。
世界上三款知名的声学软件
ACTRAN，比利时FFT公司 Sysnoise（现在的Virtual Lab）, 比利时LMS公司 VA-ONE，法国ESI公司（由ESI公司收购的Rayon和AutoSEA整合而成）
其中Sysnoise和ACTRAN均由现在的FFT公司Jean-Louis Migeot教授和
Normalized Drag Coefficient (top) & Its Fourier Transform (bottom)
Model creation and validation
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ACTRAN在列车声学设计中的应用
ACTRAN软件介绍 列车的噪声问题
ACTRAN在列车声学设计中的应用
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列车噪声问题概述
FFT-ACTRAN
ACTRAN在列车声学设计中的应用
李奇 博士
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ACTRAN在列车声学设计中的应用
ACTRAN软件介绍 列车的噪声问题
ACTRAN在列车声学设计中的应用
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ACTRAN软件背景
利用其他CAE工具创建的网格，建立ACTRAN分析模型
提供脚本化语言编辑功能 方便快捷的后处理功能
云图、频谱曲线、瀑布图、指向性曲线 自动计算全局量 从云图结果提取场点响应 Plt2audio：将频谱曲线转换为声音文件
Advanced post-processing FRF Display Tool
高性能求解器与并行处理
扬声器 侧窗声传递 壳体振动辐射噪声
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ACTRAN AeroAcoustics
流致噪声仿真工具
特性：
支持大多数的CFD软件，并经过大量实验验证； Lightill 声类比、Möhring 声类比； 在有限元网格上可以定义边界条件：
FFT参加众多科研项目，从风机噪声、轮胎噪声、航空发动机噪声到高性 能计算以及产品的声学设计等。
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Locations
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海基声学部门
咨询项目


某型飞机典型结构、空调系统、机翼声学设计与优化 高速列车振动、气动噪声分析 核工业管道共振腔气动噪声分析、声疲劳分析 …
气动噪声问题概述
原始结构几何模型与噪声问题描述 ACTRAN Aero-acoustics湍流噪声分析流程与原理
CFD非定常流动模拟
CFD网格划分与Fluent建模 CFD模拟结果
CAA湍流噪声分析
ACTRAN Aero-acoustics模型 CAA网格划分与ACTRAN建模
ACTRAN-iCFD提取噪声源(Lighthill/Mohring)和导入流场(Mohring)
风扇噪声
空调管道
与实验结果比较
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ACTRAN for NASTRAN
从白车身到添加内饰材料整车模型的声学仿真工具
应用于分阶段的研发进程
满足计算精确性要求的同时，极大地提高求解速度 与 Nastran 完全兼容，支持超单元应用
From CFD to CAA ...
CFD - LES/DES/URANS
非定常流场分布
压力，速度，密度，等…
ACTRAN - iCFD
根据CFD计算结果通过Lighthill 或 Mohring 声类比提取湍流噪声源 通过傅里叶变换将时域结果变换 到频域
ACTRAN - VI
计算数据后处理，声场云图及频谱显示
ACTRAN - Aero-acoustics
传播iCFD计算出的流动声源 计算声场分布以及指定位置的声学 变量
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ACTRAN / Aero-acoustics 计算原理
CFD计算 (URANS, LES, DNS, …)确定非定常流场 根据非定常流场计算结果提取流动噪声源 Lighthill 声类比 Möhring 声类比
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ACTRAN在机车行业的应用
ACTRAN软件介绍 列车的噪声问题
ACTRAN在列车声学设计中的应用
高速列车气动噪声分析 列车车厢振动噪声分析 列车结构隔声性能研究
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列车噪声问题概述
高速客车噪声影响包括两个方面，车内环境舒适感与外部周围居民
的正常生产生活环境。有效抑制列车噪声可以分为主动控制声源和 被动控制两类主要途径。
科学模拟列车运行气动噪声，可以指导通过合理优化列车气动外形
有效降低运行中高速流动产生的噪声。这也是通过主动控制声源降 低高速列车噪声直接有效地方法。 科学模拟列车车厢内部结构与装饰部件在振动激励下形成的车厢内 部噪声环境，对合理评价车厢结构与声学设计具有实际应用指导意 义，可以直接作为预测乘客乘车舒适感的主要方法与依据。
【3】雷诺数 Re ~ 1*107 , 马赫数 Ma ~ 0.3 【4】车身为硬结构，在气流作用下不发生形变
需求：
在不同车速下，车身表面气流流动产生的湍流噪声响应 最大噪声响应的频率和量级，以及对应的工况
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ACTRAN / Aero-acoustics 湍流噪声计算流程