电梯气动噪声计算
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时间之后，L为井道长度，V为轿厢速度； – 本次计算演示保存非定常流动计算142个时间步（
4.43GB）。
定常流动计算结果-速度分布
Z方向速度分布
速度幅值分布ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
注：从进口端流入的空气只能从轿厢与井道壁面狭缝处流过，流速迅速增大！
定常流动计算结果-流压分布
静压分布
动动压压分分布布
注：轿厢向下运行时，将在下方产生相当大的静压分布； 与气动声学相关的动压，主要产生在轿厢与井道的缝隙以及轿厢顶部涡流区域！
非定常流动计算
• 保存每一步计算的dat文件
保存每一时间步结果
气动噪声计算流程
CFD – URANS/LES/DES
非定常流场分布 压力，速度，密度，等…
ACTRAN - VI
计算数据后处理，声场云图及频谱 显示
ACTRAN - iCFD
➢根据CFD计算结果通过Lighthill 或 Mohring 声类比转换湍流噪声源 ➢ 通过傅里叶变换将时域结果变换 到频域
▪ ACTRAN格式的声学模型文件，对应上一 页ppt中创建的ele.dat
• TIME_DOMAIN data block:
▪ 允许设定选择流体文件的时间步，缺省计算 所有时间步
▪ 支持两种格式定义:
▪ Tmin Tstep Tmax ▪ Tmin Tmax :ICFD将计算定义的时间段内所
有时间步
The ACTRAN software suite
ACTRAN for NASTRAN
ACTRAN DGM
ACTRAN Vibro-Acoustics ACTRAN Aero-Acoustics ACTRAN TM
ACTRAN Acoustics
ACTRAN VI
气动噪声计算流程
CFD – URANS/LES/DES
ACTRAN行业应用-1
电梯气动噪声分析
李奇
背景
• 影响电梯轿厢内部噪声的因素包括：
– 由轿厢的结构振动引起的结构噪声 – 气流高速流动时产生的气动噪声 – 机房噪声等外部声源
• 对于低速电梯，轿厢结构振动是电梯的主要噪声源；
• 高速电梯由于存在空气扰流影响，气动噪声成为主要噪声 源；
• 国内高速电梯的气动噪声分析尚未开展，电梯提速后出现 严重的噪声问题。
注：计算lighthill体源时，默认计 算时间步为流体计算采样时间步 的1/2，因此可转换最高频率为 1/∆t！
INPUT_FILE:
▪ 流体计算结果文件，*为通配符
OUTPUT_FILE:
▪ 以nff文件格式，存储ICFD计算得到的时域 Lighthill应力张量，命名为time.nff
ACTRAN_FILE:
➢ 计算声场分布以及指定位置的声学 变量
CFD非定常流动模拟
• 要求：
– 模拟电梯以10m/s的速度下行时，轿厢外部的非定常流动
• 模型说明：
– 计算模型使用井道内电梯的外流场区域 – 轿厢外表面与井道壁面为固壁条件，在气流作用下不发生形变 – 在井道速度进口端沿Z轴正方向,施加10m/s平均流动速度 – 在井道出口端施加标准大气压边界条件 – 模型使用结构化网格划分，网格数量为217000，节点数234352。
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
创建声学分析模型
网格模型 材料属性 频响分析
注：建立声学分析模型，存为ele.dat 轿厢为铝板-空腔-铝板结构，厚度分别为2mm、5mm、3mm.
ACTRAN -iCFD 提取流动噪声源
COMPUTE LIGHTHILL:
▪ 定义ICFD计算气动声源的类型
ICFD-傅里叶转换
BEGIN DFT INPUT_FILE time.nff OUTPUT_FILE frequency.nff BEGIN FREQUENCY_DOMAIN 10 10 1000 END FREQUENCY_DOMAIN END DFT
非定常流场分布 压力，速度，密度，等…
ACTRAN - VI
计算数据后处理，声场云图及频谱 显示
ACTRAN - iCFD
➢根据CFD计算结果通过Lighthill 或 Mohring 声类比转换湍流噪声源 ➢ 通过傅里叶变换将时域结果变换 到频域
ACTRAN Aero-Acoustics ➢ 传播iCFD计算出的流动声源
OR
BEGIN DFT INPUT_FILE Measurements_time.txt OUTPUT_FILE measurements_freq.plt BEGIN FREQUENCY_DOMAIN 10 10 1000 END FREQUENCY_DOMAIN END DFT
ACTRAN湍流噪声分析
需要根据CFD工具(例如Fluent, Star-CD, CFX等)计算得到的非定常流场提取流动噪 声源
ACTRAN –iCFD
[1]根据流场变量通过Lighthill / Mohring声 类比沿CAA网格积分计算流动噪声源 [2]通过Fourier变换将时域结果变换到频域 [3]Mohring声类比还需要将CFD流场导入 到CAA计算网格上
ACTRAN -iCFD
ICFD-CAA声源计算
BEGIN ICFD BEGIN CAASOURCES INPUT_FILE elevator* OUTPUT_FILE time.nff ACTRAN_FILE ele.dat BEGIN TIME_DOMAIN 0 100 END TIME_DOMAIN COMPUTE LIGHTHILL_VOLUME COMPONENT 1 END CAASOURCES END ICFD
电梯气动噪声分析-内容
• ACTRAN软件介绍 • ACTRAN Aero-acoustics气动噪声分析流程
– 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 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) ACTRAN Aero-acoustics频域分析结果
CFD计算模型
轿厢（掏空） 速度进口端
压力出口端 井道壁面
空气
CFD非定常流动模拟流程
• 定常流动模拟
– 使用k-e模型进行定常流动模拟至收敛
• 非定常流动模拟
– 使用LES模型（大涡模拟）进行非定常流动模拟； – 时间步设为0.001s； – 计算采样时间要求非定常流动稳定之后，一般取t=L/V
4.43GB）。
定常流动计算结果-速度分布
Z方向速度分布
速度幅值分布ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
注：从进口端流入的空气只能从轿厢与井道壁面狭缝处流过，流速迅速增大！
定常流动计算结果-流压分布
静压分布
动动压压分分布布
注：轿厢向下运行时，将在下方产生相当大的静压分布； 与气动声学相关的动压，主要产生在轿厢与井道的缝隙以及轿厢顶部涡流区域！
非定常流动计算
• 保存每一步计算的dat文件
保存每一时间步结果
气动噪声计算流程
CFD – URANS/LES/DES
非定常流场分布 压力，速度，密度，等…
ACTRAN - VI
计算数据后处理，声场云图及频谱 显示
ACTRAN - iCFD
➢根据CFD计算结果通过Lighthill 或 Mohring 声类比转换湍流噪声源 ➢ 通过傅里叶变换将时域结果变换 到频域
▪ ACTRAN格式的声学模型文件，对应上一 页ppt中创建的ele.dat
• TIME_DOMAIN data block:
▪ 允许设定选择流体文件的时间步，缺省计算 所有时间步
▪ 支持两种格式定义:
▪ Tmin Tstep Tmax ▪ Tmin Tmax :ICFD将计算定义的时间段内所
有时间步
The ACTRAN software suite
ACTRAN for NASTRAN
ACTRAN DGM
ACTRAN Vibro-Acoustics ACTRAN Aero-Acoustics ACTRAN TM
ACTRAN Acoustics
ACTRAN VI
气动噪声计算流程
CFD – URANS/LES/DES
ACTRAN行业应用-1
电梯气动噪声分析
李奇
背景
• 影响电梯轿厢内部噪声的因素包括：
– 由轿厢的结构振动引起的结构噪声 – 气流高速流动时产生的气动噪声 – 机房噪声等外部声源
• 对于低速电梯，轿厢结构振动是电梯的主要噪声源；
• 高速电梯由于存在空气扰流影响，气动噪声成为主要噪声 源；
• 国内高速电梯的气动噪声分析尚未开展，电梯提速后出现 严重的噪声问题。
注：计算lighthill体源时，默认计 算时间步为流体计算采样时间步 的1/2，因此可转换最高频率为 1/∆t！
INPUT_FILE:
▪ 流体计算结果文件，*为通配符
OUTPUT_FILE:
▪ 以nff文件格式，存储ICFD计算得到的时域 Lighthill应力张量，命名为time.nff
ACTRAN_FILE:
➢ 计算声场分布以及指定位置的声学 变量
CFD非定常流动模拟
• 要求：
– 模拟电梯以10m/s的速度下行时，轿厢外部的非定常流动
• 模型说明：
– 计算模型使用井道内电梯的外流场区域 – 轿厢外表面与井道壁面为固壁条件，在气流作用下不发生形变 – 在井道速度进口端沿Z轴正方向,施加10m/s平均流动速度 – 在井道出口端施加标准大气压边界条件 – 模型使用结构化网格划分，网格数量为217000，节点数234352。
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
创建声学分析模型
网格模型 材料属性 频响分析
注：建立声学分析模型，存为ele.dat 轿厢为铝板-空腔-铝板结构，厚度分别为2mm、5mm、3mm.
ACTRAN -iCFD 提取流动噪声源
COMPUTE LIGHTHILL:
▪ 定义ICFD计算气动声源的类型
ICFD-傅里叶转换
BEGIN DFT INPUT_FILE time.nff OUTPUT_FILE frequency.nff BEGIN FREQUENCY_DOMAIN 10 10 1000 END FREQUENCY_DOMAIN END DFT
非定常流场分布 压力，速度，密度，等…
ACTRAN - VI
计算数据后处理，声场云图及频谱 显示
ACTRAN - iCFD
➢根据CFD计算结果通过Lighthill 或 Mohring 声类比转换湍流噪声源 ➢ 通过傅里叶变换将时域结果变换 到频域
ACTRAN Aero-Acoustics ➢ 传播iCFD计算出的流动声源
OR
BEGIN DFT INPUT_FILE Measurements_time.txt OUTPUT_FILE measurements_freq.plt BEGIN FREQUENCY_DOMAIN 10 10 1000 END FREQUENCY_DOMAIN END DFT
ACTRAN湍流噪声分析
需要根据CFD工具(例如Fluent, Star-CD, CFX等)计算得到的非定常流场提取流动噪 声源
ACTRAN –iCFD
[1]根据流场变量通过Lighthill / Mohring声 类比沿CAA网格积分计算流动噪声源 [2]通过Fourier变换将时域结果变换到频域 [3]Mohring声类比还需要将CFD流场导入 到CAA计算网格上
ACTRAN -iCFD
ICFD-CAA声源计算
BEGIN ICFD BEGIN CAASOURCES INPUT_FILE elevator* OUTPUT_FILE time.nff ACTRAN_FILE ele.dat BEGIN TIME_DOMAIN 0 100 END TIME_DOMAIN COMPUTE LIGHTHILL_VOLUME COMPONENT 1 END CAASOURCES END ICFD
电梯气动噪声分析-内容
• ACTRAN软件介绍 • ACTRAN Aero-acoustics气动噪声分析流程
– 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 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) ACTRAN Aero-acoustics频域分析结果
CFD计算模型
轿厢（掏空） 速度进口端
压力出口端 井道壁面
空气
CFD非定常流动模拟流程
• 定常流动模拟
– 使用k-e模型进行定常流动模拟至收敛
• 非定常流动模拟
– 使用LES模型（大涡模拟）进行非定常流动模拟； – 时间步设为0.001s； – 计算采样时间要求非定常流动稳定之后，一般取t=L/V