日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機站
  • 小程序

    汽車測試網(wǎng)

  • 公眾號

    • 汽車測試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測試

《整車風噪開發(fā)解析》—格子玻爾茲曼法在整車風噪開發(fā)中的應(yīng)用

2021-12-02 12:12:36·  來源：汽車CFD技術(shù)之家  作者：懿朵科技  
　
01 格子玻爾茲曼法簡介格子玻爾茲曼法（lattice Boltzmann method，簡寫為LBM），是一種用于流體流動模擬的計算流體力學方法，通過求解離散玻爾茲曼方程，采用碰
01 格子玻爾茲曼法簡介
格子玻爾茲曼法（lattice Boltzmann method，簡寫為LBM），是一種用于流體流動模擬的計算流體力學方法，通過求解離散玻爾茲曼方程，采用碰撞模型來模擬牛頓型流體流動。
與傳統(tǒng)計算流體力學不同，格子玻爾茲曼法從微觀動力學角度出發(fā), 把流體的宏觀運動作大量流體分子微觀運動的統(tǒng)計平均結(jié)果，借助人工微觀模型模擬真實的流體系統(tǒng)。在該力法中, 流體被抽象為有限個微觀粒子, 這些粒子根據(jù)某些簡單的方法在規(guī)則的離散格子上碰撞和遷移。
玻爾茲曼方程是描述非平衡狀態(tài)下粒子速度變化的分布函數(shù)：


上式中右側(cè)項為碰撞項，同樣滿足必要的質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒，即


質(zhì)量守恒：

動量守恒：


能量守恒：


02

LBM求解器的特點與優(yōu)勢

下面是LBM具有代表性求解器PowerFLOW軟件原廠給出的LBM求解器的特點與優(yōu)勢：
  • 比 N-S方程更基礎(chǔ)
  1. 更貼近流體運動的本質(zhì)
  2. 適用于更多的物理現(xiàn)象
  3. N-S方程是玻爾茲曼方程的一種低階近似
  • 高精度瞬態(tài)求解
  • 計算全細節(jié)的幾何模型
  • 穩(wěn)定性好
  • 并行效率高
  • VLES 湍流模型
  1. 直接瞬態(tài)求解大尺度湍流
  2. 高精度
結(jié)合筆者的理解， LBM從微觀動力學角度出發(fā), 把流體的宏觀運動作大景流體分子微觀運動的統(tǒng)計平均結(jié)果，NS方程是基于連續(xù)性假設(shè)得到的，這兩種方法均通過滿足三大守恒定律來建立物理模型。LBM為代數(shù)方程，而NS方程為非線性微分方程。在三維正方形網(wǎng)格單元上求解時，LBM可處理成19個方向上的代數(shù)守恒即可保證計算精度，如圖1所示。而NS方程需要將方程進行高階展開（一般為二階以上），產(chǎn)生高階截斷誤差，同時保留二階項后，在6個方向上的保持守恒。
正是由于這兩種方法的差異，使得LBM在風噪計算上有2個優(yōu)勢：（1）代數(shù)方程求解高效；（2）無截斷誤差。求解高效可保證LBM求解器用于更多的網(wǎng)格量、更貼合幾何特征的網(wǎng)格模型的求解。無截斷誤差可避免高階信號的丟失，從而保證了風噪的計算精度。這兩個優(yōu)勢契合了風噪計算對流體仿真高精度和高硬件資源消耗的要求。


圖1 LBM守恒定律三維圖
03LBM分析工具介紹
基于LBM的分析工具主要有PowerFLOW，Xflow，ultrafluidX等，其中PowerFLOW結(jié)合其聲學軟件Poweracoustics是目前整車風噪上最為成熟的LBM分析工具，其高精度、高效率得到業(yè)界廣泛認同。
04PowerFLOW在整車風噪上的應(yīng)用
4.1 技術(shù)路線
PowerFLOW是目前在整車風噪上應(yīng)用最為廣泛的LBM工具，其技術(shù)路線如下圖。
（1） 通過PowerFLOW進行流體可壓瞬態(tài)計算，得到車窗表面的瞬態(tài)表面壓力；
（2） 在PowerACOUSTICS中進行波數(shù)分解得到湍流壓和聲壓兩部分載荷，這兩部分載荷分別傳入到乘員艙內(nèi)得到過艙內(nèi)噪聲。


圖2 PowerFLOW和PowerACOUSTICS技術(shù)路線
4.2 聲學模塊介紹
（1）信號處理模塊 (SPM) 用于在頻域和時域中分析PowerFLOW的聲壓信號，并生成音頻文件以便于通過聽覺直接評估噪聲水平；
（2）噪聲傳播模塊 (NTM) 可用于評估轎車、卡車及工程機械的內(nèi)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；
（3）遠場噪聲模塊 (FFN) 用于評估高速列車、飛機及重型機械設(shè)備在移動或停車狀態(tài)時產(chǎn)生的環(huán)境噪音；
（4）流動噪聲識別模塊 (FIND) 夠簡單直觀的指出任何幾何結(jié)構(gòu)的流動噪聲問題根源并定量的評估噪聲輻射聲功率。
4.3 應(yīng)用方向
  • 噪聲傳播——通過駕駛室和底盤面板及密封結(jié)構(gòu)傳入駕駛室內(nèi)的風噪聲預(yù)測
  • 駕駛艙內(nèi)部風噪聲水平評估
  • 設(shè)計參數(shù)及聲學包屬性研究
  • 信號處理——完整的時域和傅里葉空間信號處理
  • 結(jié)果展示——生成真實場景渲染的可視化三維圖片和動畫
05PowerFLOW在整車風噪上的應(yīng)用案例
5.1 計算模型
計算模型與虛擬風洞模型如圖3和圖4：
圖3 計算模型與加密區(qū)


圖4 虛擬風洞模型
圖5為原車dB著色車外流場渦心圖，從圖中可知聲源的位置和強度，主要聲源包括后視鏡尾渦、落水槽尾渦、雨刮尾渦和A柱脫落渦；
圖6為這些聲源在側(cè)窗和前風擋上dB云圖，側(cè)窗湍流載荷源于后視鏡三角臺階尾渦、后視鏡支架尾渦和A柱尾渦（圖6a）。側(cè)窗輻射聲波載荷源于后視鏡三角臺階尾渦、后視鏡支架尾渦(圖6b)。雨刮和落水槽引起的湍流壓力脈動作用在前風擋上（圖6c），落水槽尾渦撞擊在A柱上，在前風擋上產(chǎn)生輻射聲波（圖6d）；
圖7為駕駛員頭部區(qū)域SPL曲線。
圖5 原車dB著色車外流場渦心圖

圖6. 側(cè)窗和前風擋玻璃dB云圖

圖7 駕駛員頭部區(qū)域SPL曲線
分享到：
 
反對 0 舉報 0 收藏 0 評論 0
滬ICP備11026917號-25