声波模型参考

声波模型可用于三维非稳态模拟和任何粘滞态。


理论	请参见声波模型。
提供方式	[物理连续体] > 模型 > 气动声学模型
节点路径示例	连续体 > 物理 1 > 模型 > 噪声波
要求	空间：三维时间：隐式非稳态或显式非稳态材料：固体除外流体：任何可选模型：气动声学
属性	关键属性为噪声源。另请参见声波模型属性。
特定右键单击操作	清除求解请参见特定右键单击操作。
激活	模型控制（子节点）	平均流压力参考和平均流速度参考，当平均流参考设为指定，且启用对流声效为启用状态时生效。
	材料	请参见材料属性。
	初始条件	声压、声压时间导数、声压二阶时间导数。请参见初始条件。
	边界输入	请参见边界设置。
	区域输入	请参见区域设置。
	交界面输入	请参见交界面设置。
	求解器	请参见声波求解器属性。
	监视器	声波
	场函数	波方程的声学 CFL、声压，请参见声波求解器场函数参考。

声波模型与显式二维或轴对称模型不兼容。它假设流不可压缩。声波模型仅与固定情况兼容 - 模拟不能包含任何移动区域（如风扇叶片）。

注	当使用声波模型时，建议同时激活网格单元质量校正模型。

声波模型属性

噪声源

定义声压源。指定源用作基于声扰动方程 (APE) 的噪声源方程 (Eqn. (4713)) 的右侧部分。

无: 流体区域中未定义噪声源。对压力波动在边界壁面生成的声波进行建模时，可使用此选项。
基于声扰动的源项: 对流体压力波动在流体流中生成的声波进行建模。对于混合流体和气动声学模拟，此方法为建议选项。有关更多信息，请参见设置基于声扰动的噪声源。
用户指定的源: 对要传播到域中的用户自定义的噪声源场进行建模。此选项用于测试目的。有关更多信息，请参见设置用户自定义的噪声源。

启用对流声效

打开时，此属性将对流包括在模拟中。请参见声波模型理论。关闭时，由于缺少对流，在计算基于 APE 的噪声源时无法从流压力中减去平均流压力。

低通时间过滤

指定由模型使用的时间滤波器。在Eqn. (4715) 的右侧，每个滤波器都会为噪声源项提供一个低通时间滤波值。如果选项不是无，则还会在物理值下为所有区域添加低通时间滤波器截止频率节点。频率的默认值是 1E20/s。

无: 不使用时间滤波器。
一阶 IIR: 在三个时间滤波器中，此滤波器提供的信号阻尼最少且引入的相位误差最小。请参见 Eqn. (4716)。
二阶 Butterworth: 此滤波器生成大量有用的信号阻尼和适度的相位误差。建议使用此滤波器。请参见 Eqn. (4717)。
三阶 Butterworth: 在三个时间滤波器中，此滤波器提供的信号阻尼最多，但同时引入的相位误差也更多。请参见 Eqn. (4718)。

平均流体参考

指定获取平均压力和速度场的方法。有关更多信息，请参见初步分析。

指定: 当启动对流声效为打开状态时，使用在平均流速度参考节点中指定的速度场，和在平均流压力参考节点中指定的压力场。这些值通常是从充分发展流求解中获得的平均压力和平均速度场函数。有关更多信息，请参见初步分析。
计算: 在声波求解器设置完毕且可供运行时，计算平均压力场。选择此选项后，平均流计算从时间 0 开始，而不考虑声波求解器的开始时间属性指定的时间。有关更多信息，请参见开始时间。

二阶梯度

忽略或包括用于扩散的边界二阶梯度和/或网格面上的内部二阶梯度。可以使用此选项避免在网格单元质量校正模型无法检测和处理坏网格单元的情况下求解发散。

打开: 包括两个二阶梯度。
关闭: 排除两个二阶梯度。
仅限内部: 仅包括内部二阶梯度。
仅限边界: 仅包括边界二阶梯度。

评估后 FW-H 模型的 APE 场

打开时，模型将计算下列额外的场，并且将它们作为远场噪声传播的场函数提供：

声密度。请参见 Eqn. (4723)。
声速。请参见 Eqn. (4724)。
APE 总密度。请参见 Eqn. (4725)。
APE 总速度。请参见 Eqn. (4726)。
APE 总压力。请参见 Eqn. (4727)。

请参见声波求解器场函数参考。

要组合声波模型与后 FW-H 模型，使用后 FW-H 后点接收器的声学数据源属性的 APE 或流+APE 选项。将这些变量存储在 .simh 文件中以进行后处理。

要组合声波模型与飞行中的 FW-H 模型，使用 FW-H 接收器的声学数据源属性的 APE 或流+APE 选项。

关闭时，模型不提供这些场函数。这是默认设置。

重构渐变平滑通路数

模型使用平滑算法在声压重构梯度上建立的通路数。将值设为零可放弃使用平滑算法。默认值为 2。

特定右键单击操作

清除求解: 导致从计算机内存中清除与求解关联的所有储存，就像选择求解 > 清除求解...菜单一样。

材料属性

声速

远场中的声速，Eqn. (4659) 中的

c_{0}

。


方法	对应方法节点
常数使用标量分布值指定声速。	常数指定声速 $c_{0}$ 。
理想气体（密度和参考压力）使用理想气体定律计算声速，如下所示： $c_{0} = \sqrt{\frac{γ p_{0}}{ρ}}$ 其中： $γ = \frac{C_{p}}{(C_{p} - \frac{R}{M})}$ 其中： $p_{0}$ 为参考压力 $ρ$ 为密度。 $C_{p}$ 为比热容。 $R$ 为通用气体常数。 $M$ 为分子量。	理想气体（密度和参考压力）此节点不提供任何属性。选择此方法将添加以下材料属性：分子量指定分子量 $M$ 。比热指定比热容 $C_{p}$ 。
理想气体（参考温度）使用理想气体定律计算声速，如下所示： $c_{0} = \sqrt{γ R T_{0}}$ 其中： $γ = \frac{C_{p}}{(C_{p} - \frac{R}{M})}$ $T_{0}$ 为参考温度。	理想气体（参考温度）显示以下属性：参考温度指定参考温度 $T_{0}$ 。选择此方法将添加以下材料属性：分子量指定分子量 $M$ 。比热指定比热容 $C_{p}$ 。

初始条件

声压: 用于声扰动方程 (Eqn. (4713)) 的值 $p^{a}$ 。
声压二阶时间导数: 声压的二阶时间导数， $\frac{\partial^{2} p^{a}}{\partial t^{2}}$ 。此值用于纽马克求解器。
声压时间导数: 声压的一阶时间导数， $\frac{\partial p^{a}}{\partial t}$ 。此值用于纽马克求解器。

在典型的声波模拟中，无需设置这些初始条件。但是，可以使用特定的设置进行测试。

有关相应场函数的更多信息，请参见声波求解器场函数参考。

边界设置

对称平面

对称声压指定: 打开时，对称平面边界是非反射边界；声波可穿过该边界。关闭时，对称平面边界保留对称条件，还是反射边界。默认值为关闭。

壁面

壁面声压指定

此条件节点的总体描述。

方法	对应的物理值节点
无壁面边界没有特定的声压，但它是反射边界。	无
指定直接设置壁面处的声压值。	指定声压使用标量分布的常用方法设置该值。
非反射壁面是非反射边界。声波可穿过该边界。	无
部分吸收将壁面处吸收的压力分数设为 0 与 1 之间的值。	部分壁面吸收系数使用标量分布的常用方法设置该值。

所有其他边界

规定声压指定: 使用标量分布的常用方法设置声压值。

区域设置

应用于流体区域。

声学阻尼系数: 使用标量分布的常用方法设置该值。
噪声源加权系数: 使用标量分布的常用方法设置该值。
用户自定义噪声源: 使用标量分布的常用方法设置该值。当噪声源属性设为用户指定的源时可用。

交界面设置

适用于多孔挡板交界面。

多孔挡板声学选项

指定多孔挡板交界面如何作用于声波。


多孔挡板声学选项	对应的物理值节点
反射声波像从固体壁面反射一样从多孔挡板交界面反射。假设交界面处的速度为零，则计算声源项。	无
透明声波像穿过内部交界面一样穿过多孔挡板交界面。未出现反射。假设交界面上具有连续、平滑的速度场，则计算声源。	无

声波求解器属性

选择声波模型时，将激活声波求解器。声波求解器与流动求解器类似，它使用 Simcenter STAR-CCM+ 中提供的 AMG 线性求解器基础设施。

声波

开始时间: 在求解器开始计算之前消耗的模拟时间。
如果将声波模型中的平均流参考属性设为计算，则可使用开始时间属性指定开始时间延迟，最大程度地降低平均流场中的初始瞬态流体效应。所需的时间取决于模拟参数，特别是几何和流速。合理的准则是允许时间延迟十个流通周期。默认情况下，求解器将从五个时间步延迟开始（如果开始时间设为 0.0 s），预先计算噪声源时间导数。
每个流时间步的声学时间步数: 在每个流时间步上计算的声波求解器时间步数。
声学内部迭代次数: 声波求解器可执行的最大内部迭代次数。
收敛容差: 声学求解器在超过内部迭代次数前所能达到的收敛极限值。该值通常为标准化声学求解器残差的 3 到 4 个数量级。
最小收敛容差: 绝对收敛标准值。位于收敛容差和最小收敛容差之间的最大值视为最终收敛容差。
详细说明: 打开时，在输出窗口中显示声学求解器残差。默认值为关闭。
冻结重构: 开启时，Simcenter STAR-CCM+ 不会在每次迭代时更新重构梯度，而是使用上一次迭代更新的梯度。激活保留临时储存与此属性结合使用。默认情况下，此属性处于关闭状态。
归零重构: 开启时，求解器在下一次迭代时会将重构梯度设为零。此操作意味着，用于迎风的面值 (Eqn. (905)) 以及用于计算网格单元梯度的面值（Eqn. (917) 和 Eqn. (918)）将变为一阶估计值。默认情况下，此属性处于关闭状态。如果开启此属性之后关闭它，则求解器将在下一次迭代时重新计算梯度。
冻结求解器: 开启时，求解器在迭代过程中不更新任何物理量。该选项默认情况下关闭。这是一个调试选项，由于缺少储存，它可能导致不可恢复的错误和错误的求解。有关详细信息，请参见有限体积求解器参考。
保留临时储存: 开启时，Simcenter STAR-CCM+ 将保留求解器在迭代期间生成的额外场数据。保留的特定数据取决于求解器，且在后续迭代期间可用作场函数。默认情况下关闭。

声波 > 纽马克 α 参数

指定数值积分纽马克 α 方法的加权参数

α

（在 Eqn. (4722) 中）。

使用介于

- 0.33 \leq α \leq 0

之间的非零值

α

可使虚假高频衰减。默认值为 -0.05。

方法	对应方法节点
常数使用标量分布值指定声速。	常数指定声速 $c_{0}$ 。
理想气体（密度和参考压力）使用理想气体定律计算声速，如下所示： $c_{0} = \sqrt{\frac{γ p_{0}}{ρ}}$ 其中： $γ = \frac{C_{p}}{(C_{p} - \frac{R}{M})}$ 其中： $p_{0}$ 为参考压力 $ρ$ 为密度。 $C_{p}$ 为比热容。 $R$ 为通用气体常数。 $M$ 为分子量。	理想气体（密度和参考压力）此节点不提供任何属性。选择此方法将添加以下材料属性：分子量指定分子量 $M$ 。比热指定比热容 $C_{p}$ 。
理想气体（参考温度）使用理想气体定律计算声速，如下所示： $c_{0} = \sqrt{γ R T_{0}}$ 其中： $γ = \frac{C_{p}}{(C_{p} - \frac{R}{M})}$ $T_{0}$ 为参考温度。	理想气体（参考温度）显示以下属性：参考温度指定参考温度 $T_{0}$ 。选择此方法将添加以下材料属性：分子量指定分子量 $M$ 。比热指定比热容 $C_{p}$ 。

方法	对应的物理值节点
无壁面边界没有特定的声压，但它是反射边界。	无
指定直接设置壁面处的声压值。	指定声压使用标量分布的常用方法设置该值。
非反射壁面是非反射边界。声波可穿过该边界。	无
部分吸收将壁面处吸收的压力分数设为 0 与 1 之间的值。	部分壁面吸收系数使用标量分布的常用方法设置该值。