本案例利用ANSYS Fluent计算NACA 4-(3)(08)-03螺旋桨气动噪声。

注：本案例来自Fluent案例集。

1 问题描述

案例要计算的模型如图所示。

螺旋桨转速3770 rpm，采用SRF模型考虑其旋转。

螺旋桨部件的主要噪声来源包括：

• 厚度噪声（由于叶片的体积位移）
• 稳定负载噪音（由于叶片上的稳定力）
• 不稳定负载噪声（由于循环的不均匀负载）
• 四极子（非线性）噪声
• 宽带噪声

本案例模拟螺旋桨仅旋转时的噪声，其主要的贡献来自于稳定负载。所以可以通过使用在FLUENT中提供的GUTIN Ffwcs Williams和Hawkings（FWH）模型来考虑。该模型为声比拟模型的稳态版本，可以利用RANS模拟的湍流。

2 Fluent设置

• 以3D、Double Precision模式启动Fluent
• 读入计算网格2pale_16.5deg-3770rpm.msh.gz

读入四面体及棱柱层网格约220万。

2.1 Models设置

• 设置采用SST k-omega湍流模型

2.2 计算区域设置

• 设置区域沿x轴旋转速度为3770 rpm，如下图所示

• 设置将区域信息拷贝到另外的区域

• 将区域fluid数据拷贝到fluid-vol1，如下图所示

2.3 边界条件设置

1、壁面边界设置

• 如下图所示，同时选中三个壁面，点击鼠标右键，选择Multi Edit…

• 如下图所示设置3个壁面相对旋转速度为0

2、入口设置

• 设置2个入口速度

• 如下图所示设置入口速度为2 m/s，设置方向为x方向

3、outlet设置

• 设置出口条件，如下图所示

4、修改边界类型

• 修改边界vol1-shadow的边界类型为interior

注：其实完全没必要这么建模。

2.4 创建周期边界

• 如下图所示利用命令mesh/modify-zones/make-periodic创建周期边界

• 同样方式创建另一个周期边界

2.5 转化多面体网格

• 利用工具按钮Make Polyhedra将四面体网格转化为多面体网格

2.6 Methods设置

• 如下图所示设置计算方法

2.7 Controls设置

• 设置控制参数

• 设置高级控制参数

注：这个只影响收敛快慢，其实作用并不明显。

2.8 定义监测

• 监测阻力系数

• 监测力矩系数

2.9 Monitor设置

• 取消收敛残差监测

注：取消的目的仅仅是为了多迭代几次。

2.10 初始化

• 采用标准初始化

• 利用TUI命令/solve/initialize/fmg-initialization进行FMG初始化

2.11 迭代计算

• 设置迭代计算参数并开始计算

注：这个案例需要计算足够多的迭代次数。

2.12 声学计算

• 选择模型树节点Models > Acoustics进入声学计算面板，如下图所示设置参数

• 选择面板按钮Define Sources…打开下图所示对话框，如图所示选择Source Zones

• 点击Acoustics Model面板中的Define Receivers…按钮打开接收器设置对话框，如下图所示设置接收器位置

• 打开Run Calculation面板，如下图所示点击按钮Acoustic Signals…打开计算对话框，点击按钮Compute/Write开始声学计算

3 计算结果分析

• 计算完毕后双击模型树节点Plot > FFT打开傅里叶变换对话框，如下图所示设置参数，点击按钮Plot/Modify Input Signal…打开设置对话框

• 如下图所示设置参数

• 如下图所示设置X轴范围为0~600

• 显示声压级与频率关系曲线，如下图所示

• TUI窗口显示声压级为103.345 dB，如下图所示

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