【流体】| Fluent声学模型CAA仿真实例-喷嘴噪音

问题描述：如下图所示，超音速气体从喷嘴喷射，会产生噪音。本案例将： 

• 轴对称仿真稳态超音速流动；

• 非稳态仿真流动，采用direct CAA声学模型非稳态仿真；

• 保存microphone附近的数据做分析；

• 流动流场和声学的后处理。

这个案例电脑配置好点的话，大概需要半天时间跑完，老曾我前后用了2天时间整理啊。

1. 导入网格

1.1 启动Fluent软件，选择2D，双精度求解。

1.2 导入网格mesh-caa-jet-screech.msh.gz，文章最后面有下载地址。对网格进行缩放： 

2. 求解器设置 

3. 模型选择

3.1 开启能量方程。

3.2 湍流模型。

本案例的湍流模型参数修改，参考文献“Thies, A., and Tam, C. K. W., “Computation of Turbulent Axisymmetric and Nonaxisymmetric Jet FlowsUsing the K- εmodel,” AIAA Journal, Vol. 34, No. 2, 1996, pp. 309-316.” 

4. 材料设置

流体是空气，修改空气的密度和粘度设置。 

5. 计算域的设置

在喷嘴出口一小段设置为层流，这个对于增加混合层不稳定波的激发是必要的。 

对于air-lam计算域，勾选层流。操作：Problem Setup -> Cell Zone Conditions

 

6. 边界条件设置

6.1 inlet，设置为pressure-inlet。 

6.2 far-field，设置为pressure-outlet。 

6.3 wall-back，设置为wall边界。对于边界名字为mic1、mic2，wall-lip和wall-lip-lam一样设置。

6.4 将Operation pressure 设置为0。

7. 求解设置

7.1 离散方案。下图中未显示的方程离散都选择QUICK格式。 

7.2 松弛因子 

7.3 初始化 

在文本输入框中调出FMG初始化，输入如下：Solve initializeset-fmg-initialization，按回车键，直到看到set FMG courant-number ，输入0.15，然后输入yes。再输入fmg-initialization和yes。FMG初始化可以为复杂流场或者存在物理量变化很大的流场提供一个很好的初始化值，利于后续计算收敛。

---

8、流场稳态计算

设置计算步数为200，收敛残差曲线如下图： 

稳态计算的马赫数如下： 

---

9、非稳态计算

9.1 将求解器设置为非稳态求解： 

9.2 对非稳态方程离散采用二阶隐式求解： 

9.3 松弛因子，将所有松弛因子设置为1，Courant Number设置如下： 

9.4 自定义一个方程，操作：Define -> Custom Field Functions... 

9.5 监控喷嘴附近两个microphone位置的静压变化。操作：Solution ->Monitors -> Surface Monitors，相同的操作设置名为mic1和mic2的面监控。 

9.6 迭代计算： 

9.7 迭代需要的时间比较长，迭代完后的马赫数如下（t=0.01s）： 

显示喷嘴附近的静压，变量采用上面定义的Pa方程，显示范围设置为-300 ~ 300Pa。

---

 10、噪音仿真

10.1 开启启动声学模型，操作：Setup ->Models ->Acoustics ->Edit... 

10.2 显示mic1处的噪音分贝（dB）值。操作：Results ->Plots ->FFT 

 

显示0-10000HZ范围dB值如下：

网格下载：

链接: https://pan.baidu.com/s/1VoWOuemoOHWW9CcCmDmh2w

密码: f269

---