Aeroacoustics 氣動聲學

達梭Simulia popwerflow氣動噪聲解決方案

專業的風噪聲模擬軟體

對於不同行業的地面交通運輸設備製造商,如何達到設定的乘員艙內部噪音目標值,獲取準確的噪聲信號,並滿足政府設定的環境噪音法規已變得越來越重要。基於LBM演算法的 PowerFLOW 是一款天然瞬態可壓縮的求解器,具有極低的數值耗散,其模擬的外流場和噪聲載荷可以無縫導入軟體模組 PowerACOUSTICS,進行車內外噪聲性能評估和噪聲源計算,為氣動噪聲問題提供高效可靠的解決方案。

營造舒適安靜的駕駛環境

汽車行業中,駕駛室風噪聲、暖通空調及風扇噪聲仍然是消費者主要關心和投訴的 NVH 問題。在產品研發過程中,由於聲學問題複雜,涉及

流體流動、結構振動、聲學包裝等環節,聲學工程師總是面臨諸多挑戰。昂貴的風洞實驗也只能在物理樣機搭建完成後實施,此時已進入產品開發後期,通常無法進行較大的設計更改。如果噪聲問題在設計過程中沒有儘早被發現,後期往往需要花費大代價進行設計返工或增加吸聲和隔聲材料。另外由於氣動噪聲的產生與幾何細節及不可見的湍流旋渦緊密相關,通過實驗找出噪聲問題的根源仍是非常困難的。在產品設計初期,模擬是更好的噪聲預測和評估手段。在產品開發的後期,模擬是實驗有效的補充,甚至可以替代實驗獲得解決方案,從而發現可能的噪聲問題,為營造舒適安靜的駕駛環境提供有效優化方案。

獨特的聲學模擬方法

現有大部分 CFD/CAA 求解工具對於瞬態湍流的預測無法達到足夠的計算精度,也很難滿足目前產品研發要求的時間週期。 PowerFLOW 是一款顛覆性的、瞬態可壓縮的流體軟體,可以模擬流場及固體壁面附近的瞬態流動,同時精確捕捉湍流噪聲以及聲波傳播過程。其本身可用於純聲場的模擬,在高頻段準確的捕捉噪聲的傳播和衍射效應。 PowerFLOW 的結果包括瞬態的壓力和速度場,可以通過優異的氣動噪聲後處理軟體 PowerACOUSTICS 準確識別噪聲源。 PowerFLOW 與 PowerACOUSTICS 相結合,為不同的氣動噪聲應用提供出色的解決方案。

汽車車門噪聲
汽車車門噪聲
汽車車門密封條噪聲
汽車車門密封條噪聲

可靠並經過廣泛驗證的解決方案

SIMULIA 的氣動噪聲技術已經得到行業內部專家、學術合作夥伴及客戶的認可,並通過大量合作項目得到了廣泛驗證。實驗驗證在先進的風洞和聲學設備上進行,包括不同車型在不同測試工況下的流場細節對比和內部噪聲評估,以及近場和遠場的麥克風噪聲對比。針對不同的工程應用,開發完成了一系列融入行業實踐的計算模板,具有較高易用性和良好的計算精度。

工程機械熱流場及其聲傳播案例
工程機械熱流場及其聲傳播案例

PowerFLOW流場計算

  • 基於LBM演算法的天然瞬態求解器,擁有極低的數值耗散,保證了風噪計算精度。
  • 真實的旋轉幾何,能夠準確有效地預測風機等旋轉機械氣動噪聲性能。
  • 支持用戶自定義的參數化數字風洞模板,快速完成外流場和風噪計算設置。
  • 基於高性能計算環境的軟體架構,實現最快的計算速度和並行效率。

航空發動機氣動噪聲
航空發動機氣動噪聲
高速列車外氣動及氣動噪聲
高速列車外氣動及氣動噪聲

PowerACOUSTICS 氣動噪聲預測與分析

  • 與PowerFLOW相結合,模擬產品的氣動噪聲性能,有助於更好的理解產品特徵和設計更改對噪聲性能的影響。
  • 針對法規要求評估轎車、工程機械、火車和飛機的噪聲性能,有助於產品盡快的通過實際測試。
  • 通過音頻信號對比設計方案差異,幫助團隊成員更好的感知噪聲水平,並評估設計改型的影響。
  • 特色噪聲分析模組:如車內噪聲預測,噪聲源計算,遠場噪聲評估等,幫助設計人員進行高效的風噪模擬評估。

PowerACOUSTICS 包含以下四個模組
信號處理模組 (SPM)
用於在頻域和時域中分析 PowerFLOW 的聲壓信號,並生成音頻文件以便於通過聽覺直接評估噪聲水平。
躁聲傳播模組 (NTM)
可用於評估轎車、卡車及工程機械的內部風噪聲水平,包括通過駕駛室和底盤的面板及密封部件傳入的噪聲。
遠場噪聲模組 (FFN)
用於評估高速列車、飛機及重型機械設備在移動或停車狀態時產生的環境噪音。
流動噪聲識別模組 (FIND)
能夠簡單直觀的指出幾何結構的流動噪聲問題根源,並定量的評估噪聲輻射聲功率。

信號處理模組(SPM)

電機散熱風扇氣動噪聲源分析
電機散熱風扇氣動噪聲源分析
冷卻風扇聲壓濾波結果
冷卻風扇聲壓濾波結果
完整的時域和頻域信號處理

  • 針對測點、測量面及流場的瞬態結果進行完整準確的時域和頻域信號分析。
  • 評估噪聲水平、相關性、一致性等許多重要參數。

2-D 和3-D 濾波功能

  • 通過頻帶過濾動畫找出指定頻段的噪聲問題。
  • 應用噪聲濾波技術從湍流中提取隱藏的聲場,結果展示

結果展示

  • 生成音頻信號以便於更好的評估設計結果。
  • PowerINSIGHT 生成真實場景渲染的可視化三維圖片和動畫,有助於更好的研究物理機理和相應幾何特徵的關係。

流動噪聲識別模組(FIND)

直觀且易用的氣動噪聲設計工具

  • 識別並量化任何幾何結構內部或附近的寬頻流動噪聲源。
  • 幫助工程師識別重要的噪聲源,並據此有效的降低噪聲水平。

三維噪聲源的可視化和分類

  • 具有真實場景渲染功能的PowerVIZ 用於觀察空間 噪聲源的位置。
  • 噪聲源的分類用於辨識特定聲源區域。

確定幾何特徵優化的優先級

  • 識別引起噪聲問題的幾何細節。
  • 聲源功率可以作為優化研究的目標函數。

通過 FIND 模組識別汽車自動駕駛部件的噪聲源(灰度圖),通過頻域結果識別車
        身玻璃壓力載荷強度(彩色圖)
通過 FIND 模組識別汽車自動駕駛部件的噪聲源(灰度圖),通過頻域結果識別車身玻璃壓力載荷強度(彩色圖)

噪聲傳播模組(NTM)

通過駕駛室和底盤的面板及密封結構傳入駕駛室內部的風噪聲預測
  • 預測外部風噪聲激勵通過汽車結構傳到乘員頭部空間的噪聲頻譜。
  • 預測外部風噪聲激勵中湍流和聲波的貢獻。
  • 應用統計能量分析法 (SEA) 及經過驗證的駕駛艙聲學仿真模板為噪聲分析提供完整的解決方案。
  • 能夠將面板貢獻度導出到第三方的 SEA 求解器。
汽車風噪計算及聲載荷識別
汽車風噪計算及聲載荷識別
內部風噪聲水平評估
  • 研究駕駛室內部的風噪貢獻並評估人耳對噪聲的位置敏感度。
  • 輸出不同的噪聲度量,如分貝,A 計權分貝,響度或語音清晰度 (AI) 進行評估。
  • 分析不同傳播途徑的噪聲貢獻度,包括玻璃面板,底盤及密封。
  • 導入非仿真的噪聲源進行分析,如通過噪聲測試獲取的路 / 胎噪及發動機噪聲。
設計參數及聲學包屬性研究
  • 評估並對比不同的後視鏡、A 柱、發艙蓋及附件設計對噪聲性能的影響。
  • 評估不同噪聲源的相對貢獻度以便明確噪聲問題的主要根源。
  • 設置並改變面板和駕駛室聲學屬性並評估其對內部噪聲的影響。
  • 量化面板及內部吸聲屬性變化對噪聲的影響。

遠場噪聲模組(FFN)

應用於環境噪聲評估中的高精度遠場噪聲模組
  • 基於 FWH 聲類比法的遠場噪聲求解器。
  • 可以跨越 PowerFLOW 計算域,對距離聲源任意位置處實施噪聲評估。
  • 基於聲音對稱面假設評估地面反射和吸收效果。
軌交車輛擋風玻璃風噪聲
軌交車輛擋風玻璃風噪聲
預測飛越/ 通過及風洞結構對噪聲的影響
  • 預測飛機和起落架,火車或工程作業車的通過噪聲。
  • 可以導入實際或虛擬平面,用於設定固體或可滲透邊界條件
獲取噪聲和數字認證指標
  • FAA、ISO、DIN 標準流程可應用的遠場噪聲壓力信號。
深入觀察噪聲源位置
  • 進行噪聲源的貢獻度分析。
  • 輸出的遠場麥克風信號可通過逆向求解算法定位噪聲源。