使用声波模型的准则

本节包含使用声波模型的建议。

• 使用声波模型时，建议激活网格单元质量校正模型。
• 使用高分辨率湍流模型可确保有效预测噪声源。
• 在相关区域中使用相应的网格分辨率。

  网格分辨率必须基于建议的每波长点数 (PPW)，才能保持声学预测的精度。PPW =（声速/频率）/网格间距。

  建议使用 PPW ≥ 30–40，此值必须在整个相关区域中保持不变。建议的声学 CFL 取决于 PPW。如果 PPW 为 40，则建议在相关区域内将声学 CFL 设为 ≤ 4。但是，对于更高的 PPW 值，可以接受更高的声学 CFL。

• 应用阻尼可改进声学预测。可以使用两种阻尼方法来提高模拟稳定性：

  • 数值阻尼（应用于声波求解器）

    声波模型的实现将求解器的稳定性考虑在内，但由于网格缺陷，还是会出现一定程度的不稳定。在时间较长的模拟中，随着时间的推移，可能会出现声压的局部热点。这些热点会导致不稳定性的累积和扩散。

    要抑制由于虚假效应而导致的模拟不稳定，可在声波求解器中略微减小纽马克 α 参数。

  • 物理阻尼（用于避免因网格转换或边界效应而产生虚假声学效应）

    要消除相关区域中的声波反射，可以将阻尼函数 (f_damp) 应用于相关区域之外的区域。反射会减弱，且其效应最小化。

    有关更多信息，请参见减少虚假声反射。

• 应用 APE 源过滤可从噪声源中移除可能的虚假高频内容。一阶、二阶或三阶时间滤波器可与数值阻尼的增长效应一起使用。但是，高阶滤波器会在声学求解中引入相位误差。
• 指定场函数定义噪声源过滤 (f_source) 和声学阻尼 (f_damp) 区时，建议使用 Hanning 窗转换 0–1 的值。

  Hanning 函数的一般形式如下：

  $$\text{H}\left(r\right)=0.5\left(1-\text{cos}\left(\pi \left(\frac{\mathbf{\text{r}}}{\mathbf{\text{t}}}\right)\right)\right)$$

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  其中：

  • $\mathbf{\text{r}}$ 为方向矢量
  • $\mathbf{\text{t}}$ 为厚度
• 使用混合方法可受益于声波求解器，并且仍会将声音传播到遥远的远场观察者。通过在近场中使用声波求解器并使用 Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) 模型传播声音达到此目的。要执行此操作：
  1. 激活声波模型属性 Enable Total APE Fields for Post FW-H(启用后 FW-H 模型的总 APE 场)。这样会使以下场函数可用：
     • APE Total Density(APE 总密度)，流密度 + 声密度。请参见 Eqn. (4725)。
     • APE Total Velocity(APE 总速度)，流速 + 声速。请参见 Eqn. (4726)。
     • APE Total Pressure(APE 总压力)，流压力 + 声压。请参见 Eqn. (4727)。
  2. 创建求解历史节点以将这些函数的选择导出至 .simh 文件。请参见记录瞬态求解数据。
  3. 在后 FW-H 接收器下选择接收器，并将声学数据源属性设为 APE。
  4. 使用 .simh 文件和选定的接收器运行后 FW-H 求解器。