空气动力噪声 — CAE术语解说
空气动力噪声
空气动力噪声是"风吹产生的声音"对吧。比如喷气发动机的轰鸣声,还有汽车行驶时的风切音?
定义
我还看到过"卡门涡噪声"这个名称,那是什么声音呢?
自行车辐条或电力线在风中发出的"呜"声就是卡门涡噪声的典型例子。圆柱等物体后方规则地产生涡旋(卡门涡列),其频率产生"呜"声纯音。这种音的频率可用斯特劳哈尔数 St = fD/U 预测(f:频率、D:柱的直径、U:流速)。喷流噪声是湍流混合产生的宽带噪声,翼端涡噪声是翼端涡产生的"嗡嗡"低频音。
流体解析中的作用
用CFD预测空气动力噪声需要特殊的方法吗?
音波是压力波动中约10⁻⁵这样极其微小的成分,若要用CFD直接捕捉,需要非常细密的网格(能精确解析音速)和极短的时间步长,计算成本几乎无法承受。因此"用LES/DES精确计算湍流和涡旋"→"将结果输入FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程来计算声场"这样的二步法是标准做法。汽车后视镜或前柱风切音评估就是典型应用,作为风洞实验的补充或替代手段被使用。
能预测到什么频率范围呢?能计算整个可听域(20Hz~20kHz)的声音吗?
LES能解析的频率范围取决于网格密度和时间步长,实际上常常局限在数百~数千Hz。更高频域与统计能量分析(SEA)这样的统计方法联合使用。低频部分(车舱内的低频音、设备结构音)则用FEM-FEM耦合来提高精度。也就是说,按频率带宽采用不同方法的"混合方法"才是实务中的现实解决方案。
相关术语
请整理一下与空气动力噪声解析相关的方法和术语。
用LES精密求解涡旋,再用FW-H法转换成声音——这个两段法式是CFD与声学的桥梁呢!
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