STAR CCM+模擬圓柱繞流噪聲
1 問題描述
案例幾何模型如圖所示。一個直徑20 mm的圓柱體，位于直徑0.6 m的三維圓柱形計算域的中心。來流空氣速度為50 m/s，溫度300 K，流動雷諾數(shù)63800。
2 STAR CCM+流場計算設置
啟動STAR CCM+
利用菜單File → ?Load…?加載文件
cylinderBase.sim
2.1 生成體網(wǎng)格
右鍵選擇模型樹節(jié)點Geometry > Operations?，點擊彈出菜單項Execute All?生成體網(wǎng)格
生成的網(wǎng)格如下圖所示。
2.2 選擇物理模型
右鍵選擇模型樹節(jié)點Continua > Physics 1?，點擊彈出菜單項Select Models…?打開模型選擇對話框，選擇模型
2.3 設置初始值
如下圖所示，設置計算區(qū)域初始速度為**[50,0 0]**
2.4 設置邊界條件
如下圖所示，設置入口馬赫數(shù)為0.144
2.5 設置迭代計算
設置迭代計算500步，如下圖所示
2.6 進行計算
右鍵選擇模型樹節(jié)點Derived Parts?，點擊彈出菜單項New Part > Section > Plane...，創(chuàng)建z=0.02 m的面
添加z=0.02 m的平面上的速度分布
添加圓柱面上的wall Y+分布
進行計算
2.7 計算結(jié)果
速度分布
圓柱面上Y+分布
所有位置的Y+值均小于1。
3 寬帶噪聲計算
在進行瞬態(tài)聲學分析前，可將寬帶噪聲模型作為工具，以使體網(wǎng)格符合要求。
右鍵選擇模型樹節(jié)點Continua > Physics 1?，點擊彈出菜單項Select Models…?打開模型選擇對話框，增加選擇以下模型
Aeroacoustics
Broadband Noise Sources
Noise Source Models
Curle
Proudman
選擇完畢后的對話框如下圖所示。
點擊菜單Solution → Step進行計算
查看圓柱面上的變量Curle Surface Acoustic Power dB?，如下圖所示
假定各向同性湍流場的 Curle 聲功率模型能夠計算偶極子聲源產(chǎn)生的噪聲，故該模型可表示固體邊界在流體上產(chǎn)生的脈動表面壓力。
查看z=0.02 m平面上的變量Proudman Acoustic Power dB?，如下所示
Proudman 聲功率可評估各向同性湍流產(chǎn)生的四極子聲源的局部影響，其顯示湍流結(jié)構(gòu)在圓柱體周圍的流體場內(nèi)產(chǎn)生的單位體積的聲功率。
查看z=0.02 m平面上的變量Mesh Frequency Cutoff Hz?，如下圖所示
該圖表明，網(wǎng)格能夠在Proudman相關(guān)性顯示的主要體積源區(qū)域中分辨率最高約2000 Hz，在網(wǎng)格非各向同性的邊界拉伸層中，Mesh Frequency Cutoff估計變得不太準確。
可以通過加密圓柱周圍的計算網(wǎng)格，以提高頻率捕捉上限。
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