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STAR CCM+案例|宽带噪声

内容纲要

本案例演示利用STAR CCM+中的宽带噪声模型模拟圆柱绕流噪声。

1 问题描述

案例几何模型如图所示。一个直径20 mm的圆柱体,位于直径0.6 m的三维圆柱形计算域的中心。来流空气速度为50 m/s,温度300 K,流动雷诺数63800。

2 STAR CCM+流场计算设置

  • 启动STAR CCM+
  • 利用菜单File →  Load… 加载文件cylinderBase.sim,如下图所示

2.1 生成体网格

  • 右键选择模型树节点Geometry > Operations ,点击弹出菜单项Execute All 生成体网格

生成的网格如下图所示。

2.2 选择物理模型

  • 右键选择模型树节点Continua > Physics 1 ,点击弹出菜单项Select Models… 打开模型选择对话框
  • 处理默认选择的选项外,再选择以下物理模型
    • Steady
    • Gas
    • Segregated Flow
    • Ideal Gas
    • Segregated Fluid Temperature
    • Turbulent
    • K-Omega Turbulence

选择完毕后的对话框如下图所示。

2.3 设置初始值

  • 如下图所示,设置计算区域初始速度为**[50,0 0]**

2.4 设置边界条件

  • 如下图所示,设置入口马赫数为0.144

2.5 设置迭代计算

  • 设置迭代计算500步,如下图所示

2.6 进行计算

  • 右键选择模型树节点Derived Parts ,点击弹出菜单项New Part > Section > Plane...,创建z=0.02 m的面
  • 添加z=0.02 m的平面上的速度分布
  • 添加圆柱面上的wall Y+分布
  • 进行计算

2.7 计算结果

  • 速度分布
  • 圆柱面上Y+分布

所有位置的Y+值均小于1。

3 宽带噪声计算

在进行瞬态声学分析前,可将宽带噪声模型作为工具,以使体网格符合要求。

  • 右键选择模型树节点Continua > Physics 1 ,点击弹出菜单项Select Models… 打开模型选择对话框,增加选择以下模型
    • Aeroacoustics
    • Broadband Noise Sources
    • Noise Source Models
    • Curle
    • Proudman

选择完毕后的对话框如下图所示。

  • 点击菜单Solution → Step进行计算
  • 查看圆柱面上的变量Curle Surface Acoustic Power dB ,如下图所示

假定各向同性湍流场的 Curle 声功率模型能够计算偶极子声源产生的噪声,故该模型可表示固体边界在流体上产生的脉动表面压力。

  • 查看z=0.02 m平面上的变量Proudman Acoustic Power dB ,如下所示

Proudman 声功率可评估各向同性湍流产生的四极子声源的局部影响,其显示湍流结构在圆柱体周围的流体场内产生的单位体积的声功率。

  • 查看z=0.02 m平面上的变量Mesh Frequency Cutoff Hz ,如下图所示

该图表明,网格能够在Proudman相关性显示的主要体积源区域中分辨率最高约2000 Hz,在网格非各向同性的边界拉伸层中,Mesh Frequency Cutoff估计变得不太准确。

可以通过加密圆柱周围的计算网格,以提高频率捕捉上限。

注:本案例为STAR CCM+随机案例,简化了原始操作流程。


(完)

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《STAR CCM+案例|宽带噪声》
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