气动噪声数值预测与应用进展

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扇叶表面随机分布载荷 湍流边界层，上下游湍流壁面相互作用等 Applies to complete frequency spectrum 几何大叶片 (e.g. 冷却风扇)
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数值预测解决方案
Simcenter CFD （Fluent/CFX）
Optimization
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小结
1. 气动噪声问题的关注和投入持续升温 2. 客户不成熟，需要引导，但是粘性大 3. 工程应用抓住主要问题，效果显著
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测试标定：仿真边界
测试验证
TEST MODELING
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J
竞争策略
1. 全面完整性 2. 工程实用性
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案例一：加冷松芝
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风机/风扇气动噪声的一些机理认识
谱线特征&噪声机理
不同的应用会涉及到不同的声源机理，一般包含叶频噪声（Tonal Fan noise）和宽频噪声(Broadband Fan Noise)
叶频噪声：
扇叶表面周期性的冲击载荷 离散峰值频率 Blade Passing Frequency (BPF) and harmonics 窄叶片密集分布 (e.g. 航发涡扇) 宽频噪声：
水下螺旋桨、泵喷推进器、管泵系统内流致噪声越来越受到重视
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旋转机械气动噪声仿真需求
消声室实验测量 1. 实验干扰多（电机或动力系统噪声、结构振动噪声等） 2. 只能做噪声水平评估，无法分析机理 3. 产品已定型，无法做噪声优化设计
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案例三：霍尼韦尔
1. 利用仿真减少试验次数，降低研发成本
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案例四：英格索兰
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数值仿真提供完整的旋转机械气动噪声解决方案 1. 成本相对实验要低 2. 准确评估气动噪声水平，分析噪声来源、传播路径和贡献量 3. 进入早期设计阶段，开展早期噪声优化设计
主要关注的单位 高校（北航、西安交大等），中航工业研究所，航发研究所，中船研究所，风能、家电 等行业、零部件供应厂商等 国内目前合作：霍尼韦尔、海尔、重庆通用工业等 …
气动噪声数值预测与工程应用进展
DF PL S&SE AP CN STS CTT 3D 刘文
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Realize innovation.
风机/旋转机械气动噪声问题应用背景
舒适性以及法规要求，低噪也是目前核心竞争力 新能源汽车对空调压缩机、涡轮增压器、冷却风扇等零部件声学要求更高 家用电器噪声要满足越来越严格的国家标准，对离心风机、冷却风扇等明显声源提出更高要求 工业用离心压缩机、空气压缩机等背景噪声巨大，其设计改进空间巨大
• 发动机声辐射随转速变化噪声仿真结果合成感受 • 室内声品质在不同内饰设计下的差异合成感受 • 民用飞机通场噪声的合成感受
Simulation model
Visualization
Sound synthesis
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Physical model
Simcenter 3D
Simcenter 3D
Simcenter 3D
1D SIMULATION CONTROLS
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Simcenter Test Siemens PLM Software
产品开发中的作用
1D 仿真：边界条件
3D 建模 CFD 仿真 结构仿真 声学仿真
案例七：虚拟声学实验室
实验室方案
方案图示
实验室由仿真演示系统和噪声合成播放系统组成。 仿真演示系统：仿真过程将以台式机机箱冷却风扇噪声以及无
人机旋翼气动噪声为仿真对象 ✓ 物理样机模型：机箱冷却风扇、悬停状态无人机 ✓ 仿真模型：基于Simcenter的CFD及有限元建模 ✓ 仿真结果可视化：对声场分布及优化效果进行可视化分析 噪声合成回放系统：基于Siemens Simcenter Acoustics工具 的sound synthesis技术对仿真声学信号进行回放，形成声学 的数字化双胞胎 ✓ 对仿真演示系统的风扇噪声合成感受 ✓ 对典型应用场景的声品质进行合成感受
案例五：海尔冰箱
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Fan
138.75Hz
Elevator
Base
305.25Hz
777Hz
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案例六：江森日立
两个月内独家采购…
Baidu Nhomakorabea
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案例二：天雁
1. 满足高频分析需求，结果准确 2. 仿真前处理便捷，声学网格自动生成技术成熟 3. 建模方法先进，求解器效率高 4. 扇声源贡献量分析，真正提供设计指导，体现仿
真分析的价值
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