Lighthill 波与扰动对流波建模：简化 HVAC 管道

暖通空调 (HVAC) 系统中空气处理组件产生的噪声是影响内部舱体声级的主要因素。研究噪声源并相应地修改设计，可以优化系统并降低系统噪声。

本教程的目的是研究简化 HVAC 管道内声音的空气动力学生成和传播。可使用混合气动声学模型（Lighthill 波模型和扰动对流波模型）解析频率高达 2.5 kHz 的噪声波。这两个模型均基于流中的源项求解声音的其他波方程。

本教程的几何由一般 HVAC 管道组成，如下图所示：



空气通过充气室进入 HVAC 管道，其恒密度为 1.18415 kg/m^3，质量流率为 0.0075 kg/s。在 HVAC 管道内，翻板和三个叶片控制流入测试室的空气。测试室的边界建模为压力为 0 Pa 的压力出口。远场中的声速为 346.5 m/s，对应于环境温度 25 °C。

可以分三步运行教程：

  • 通过雷诺平均纳维-斯托克斯 (RANS) 湍流模型使用相对粗糙网格执行稳态流模拟。使用计算的泰勒微尺度确定解析 HVAC 管道内的湍流噪声源所需的网格单元尺寸。此外，还可以使用求解初始化后续模拟。
  • 使用 Lighthill 波模型细化网格并执行 LES 非稳态气动声学模拟。
  • 使用扰动对流波模型重新运行气动声学 LES 模拟。

通过预定义模拟操作，可以自动执行求解过程。

在完成两个气动声学模拟后，比较模拟结果以深入了解这两种建模方法的功能。对在测试室中的麦克风和管壁上的压力传感器接收的时间信号执行频谱分析。