FW-H 稳态模型

Ffowcs Williams-Hawkings 稳态模型基于收敛稳态 RANS 方法，使用 FW-H 声学模拟模型，执行单个或多个旋转参考坐标系中的螺旋桨叶片负载的空气动力学计算。它适用于具有不渗透 FW-H 表面的三维模拟。不适用于非旋转情况。

此方法通过在静态网格上强制使用旋转参考坐标系，来处理将非稳态运动问题转换为稳态 RANS 问题的情况。当为 FW-H 不渗透表面选择的所有零部件都具有相同的旋转速率值时，FW-H 稳态声学模型（适用于使用 MRF 的收敛稳态 RANS 模拟）将使用单个旋转参考坐标系。在这种情况下，即使所有零部件都进行相同的旋转运动，不同 FW-H 不渗透表面仍可具有不同的旋转速率。当不同零部件以不同旋转速率旋转时，FW-H 稳态模型将实施多个旋转参考坐标系。（要查看此模型的应用情况，请参考 [46]、[55]、[59]、[60] 和 [75]。）

厚度表面噪声仅与叶片的形状和运动相关。从概念上说，此噪声产生自转子叶片带动的空气位移。负载噪声是一种空气动力反作用，由转子叶片穿过周围空气导致空气出现力分布加速所造成。Brentner 和 Farassat [46] 列出了不同的声音产生机制。不过，在没有安装问题时，稳态负载噪声和叶片位移噪声被视为主要噪声源。

与 FW-H 声学模型相关的厚度和载荷噪声是从压力场的稳态计算得来的。

可利用稳态公式，通过定义人工非稳态时间步，从稳态模拟预测非稳态压力时间信号。在 FW-H 稳态求解器的每转的时间步数和转数属性中指定此人工时间步。

之前几个螺旋桨案例的气动声学结果表明，转速（超过 2500 rpm）高时，这些结果与实验测量值完全一致，而转速低时，预测噪声值会偏低较多。因此，无法在低桨尖马赫数（低转速）下预测涡流噪声。对于低桨尖马赫数，建议选择精确模拟（例如旋转运动的瞬态 LES 模拟）来模拟所有瞬态特征和宽带噪声。

在运动固定而参考坐标系旋转的区域中，如果边界为该区域的一部分，则模型将使用旋转参考坐标系属性来计算 FW-H 不渗透表面的旋转运动。参考坐标系属性包括原点、方向和旋转速率。要确定旋转运动中叶片的位置，需要在每个人工非稳态时间步处计算叶片的面形心和叶片的表面积。

按照用于旋转运动的飞行中的 FW-H 模型中相同方式考虑周期域。