רעש כבישים נשאר אחד האתגרים הסביבתיים המקיפים ביותר עבור קהילות הממוקמות ליד מסדרונות תחבורה גדולים.בעוד מחסומים פיזיים היו אסטרטגיית הפחתת העיקריים, הביצועים שלהם תלויים גורמים רבים -height, חומר, צורה, מיקום, ומטאורולוגיה מקומית. Computational Fluid Dynamics (CFD) סימולציות שבוצעו ב- ANSYSent Fluent, מציעים כעת מהנדסי, שיטה יעילה לחיזוי ואופטימיזציה של רעש, לפני שהופך את האפקטים של תהליך פיזיקלידוניים, עם מערכת יעילה, עם מערכת יעילה, עם מערכת יעילה של עבודה אחת, עם מערכת יעילה, עם עיצוב חיצוני, עם מערכת יעילה, עם מערכת יעילה, עם מערכת יעילה, עם מערכת יעילה של תהליך ניקוי, עם מערכת יעילה, עם עיצוב חיצוני, עם מערכת יעילה, עם עיצוב חיצוני, עם מערכת יעילה, עם מערכת יעילה, עם מערכת יעילה של תהליך של תהליך ניקוי, עם מערכת יעילה, עם מערכת יעילה, עם מערכת יעילה של תהליך ניקוי, עם מערכת יעילה, עם מערכת יעילה של תהליך אמיתי, עם מערכת יעילה לחלוטין, עם מערכת יעילה של תהליך של תהליך של תהליך של תהליך של תהליך של תהליך ניקוי, עם מערכת יעילה של מערכת העצבים, עם מערכת יעילה של מערכת יעילה של תהליך של תהליך של תהליך ניקוי, עם מערכת יעילה של תהליך ניקוי חיצוני, עם

הפיזיקה של קידוד קול ו- Noise Barriers

כדי לדמות את יעילות המחסום, עליך להבין תחילה את המנגנונים הפיזיים במשחק.סאונד נוסע כמו גלי לחץ דרך האוויר.כאשר גל נתקל במכשול מוצק כמו מחסום, מתרחשים שלושה תופעות בסיסיות:

  • (ב) ,0) ,DiffractionFLT:1 , שרביטי קול סביב העליון ואת הקצוות של המחסום, במיוחד בתדרים נמוכים יותר שבהם אורכי גל ארוכים.
  • (FLT:0) ReversionFLT:1) - כמה אנרגיית קול מקפץ מעל פני השטח של המחסום, שעלולה לגרום לדרגות גבוהות יותר בצד השני או ליצור התערבות רב-אופטית.
  • (ב) (ב) ,0) ,AbsorptionFLT:1 , חומרים פורוס או פיברריוס להמיר אנרגיה אקוסטית לחום, צמצום הקול השתקף.

סימולציות CFD אינן דוגמניות ישירות כמשוואה גל באותה צורה תוכנה אקוסטית ייעודית (למשל, FLT:0ANSYS AcousticsFLT:1) עושה זאת במקום, הן בדרך כלל משתמשות בתוכנה אקוסטית ייעודית (FLT:2acoustic אנלוגיה FLT 3:0ANSYS Acoustic Acoustic Acousic אנלוגיה של ה-FLT 3 - בדרך כלל Ffowx-h-H) מנוסחאות של לחץ אווירי-Ric, אשר יוצרות להפרעות אוויריות לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, קרינת רעשים, ו-NEXDruptrls.

שלב-בי-שלב סימום עבודה ב- ANSYS Fluent

ההליך הבא מתאר גישה ברמת הייצור לדגימה את יעילות הרעש-הרעייה.כל צעד דורש תשומת לב זהירה לאיכות היש, לתנאי גבול ולהגדרות פתרון.

1.הכנות הגיאומטריה והמודל בנייה

התחל על ידי יצירת ייצוג 3D של המגזר המהיר. Include:

  • פני השטח של הכביש ונתיבים (לעתים קרובות מתוכננים כמטוסים שטוחים).
  • פרופילי רכב כמו גוף bluff או מקורות קו של רעש.
  • מחסום הרעש (planar, אנכי, זווית או מעוקל).
  • השטח שמסביב, במיוחד אם טופוגרפיה משפיעה על דפוסי הרוח.

רוב המשתמשים לייבא גיאומטריה של מכשירים כמו SolidWorks או SpaceClaim. Siלהגדיל פרטים שאינם משפיעים על זרימת או אקוסטיקה (למשל, מצעים קטנים, משמרות) התחום צריך להרחיב כמה גבהים של מחסום במעלה הזרם, במורד הזרם, אנכי כדי למנוע השפעות גבול מלאכותיות.

דור א-לוהים: המפתח לדמוקרטיות

משוואות מופרכות על מאפר.לסימולציות של מחסום רעש, כיס היברידי אופייני:

  • (ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

גודל מרש צריך להיות מספיק כדי לפתור את התדירות הגבוהה ביותר של עניין: לפחות 10 תאים באורך גל בכיוון של התגרות. עבור טון 1 kHz (אורך גל -0.34 מ'), הדימום חייב להיות ⁇ 0.03 מ', זה מוביל לעתים קרובות לישבים עם עשרות מיליוני תאים עבור 3D מודלים.

קביעת תנאים והגדרות מקור

Define the Flow and אקוסטי:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0Outlet: Figoutout: 1) לחץ על לחץ סטטי מסובך.
  • (ב) ⁇ :0 (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0Sound Source:FLT:1 במחקרים רבים, כלי רכב ממומנים כמו מקורות נקודת מונופול שווה ממוקם במרכזי הנתיב, עם רמות כוח צליל מוגדרות (למשל, 80-110 dBA בהתאם לסוג הרכב ומהירות) לחלופין, מקור רוטט או נע יכול להיות מדמה באמצעות סלייד בשמי, אבל זה עולה המורכבות הראשונית, עבור בדיקות, תחנת דלק או מקורות מונופולאריים או מונומנטים.

4. Solver Settings ו- Turbulence Modeling

עבור רוב סימולציות רעש הכביש המהיר, זרימת הוא זעזוע ו uncompressable הגדרות מומלץ ב ANSYS Fluent:

  • (ב) ⁇ :0 solver:0) ,001:1 מבוסס לחץ, מצב יציב לזרימה, ולאחר מכן לעבור לחשיבה אקוסטית.
  • (ב) מודל ל"התחילה" (FLT:103):2k-realFLT 3: 3 (סטנדרט או אמיתי) עם פונקציות קיר סטנדרטיות הוא נפוץ עבור יישומים תעשייתיים.
  • (FLT:0) Acoustics: FLT:1 Enable the Ffowcs Williams-Hawkings Model. Define המקלט נקודות בגובה הקרקע מאחורי המחסום (למשל בגובה 1.5 מ', 10 מ', 20 מ', 50 מ' ממחסום) קבע את המקור לקשור עם הצוענים הסוערים ליד המחסום או עם מקורות המפורטים.
  • (ב) ויקרא י"ד: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

5.לרוץ את הסימפוזיון והעקב אחר קונורגנסנס

בצע חישוב זרימה יציב של המדינה תחילה כדי לקבוע את שדה זרימה ממוצע. Monitor שאריות וכוח coefficients (למשל, גרר על מחסום) פעם התאספו (residuals < 1e-4 עבור המשכיות, < 1e-5 עבור זעזוע), לעבור למצב transient. במהלך ריצה transient, לפקח על אותות לחץ אקוסטי בנקודות מקלט.

6.Post-Processing and A Analysis Results

לאחר סימולציה, ANSYS Fluent יכול ליצור:

  • (ב) ,0) רמת לחץ (SPL)FreaLT:1; קווי מתאר בתחום.
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) אובדן החסינות (FLT:1) - ההבדל ב SPL עם וללא מחסום באותו נקודת מקלט.

השוואת תוצאות נגד פורמולות אמפיריות (למשל, מ-FLT:0FHWA Noise Design Guide GuideFLT:1) או מדידות שדה עבור אימות. Common metrics: A-משקל רמות הכולל (dBA) וחלוקה ספקטרלית (125 Hz-4 kHz).

שיקולים מתקדמים

שילוב השפעות אטמוספיריות

מהירות רוח, ⁇ טמפרטורה, וזעזוע יכול להיות nd גלי קול (refraction) ומשפיעים על propagation. in anSYS Fluent, לציין תנאי גבול תרמיים או להשתמש במשוואה אנרגיה כדי מודל טמפרטורה stratification. for הרוח, לכלול את פרופיל המהירות ומאפשר את זרימת לפתח; המחסום עצמו משנה את השדה המקומי, מציג את אזור הרוח שיכול להפחית רעש באופן פשוט לא נתפס מודלים.

מודלים של גדרות Absorptive Barriers

מחסומים סטנדרטיים או מתכת משקפים במידה רבה את הצליל, אבל עיצובים מודרניים רבים משתמשים בחומרים אבסרטופטיים (למשל, מתכת מחובת עם רוקורוט) כדי לדמות ספיגה, ליישם את ה-FLT:0.0 ⁇ קופץ 1:1 למצב הגבול על פני המחסום, המציין לחץ ירידה יעילה ונפיחות כי מתאים לקליטת החומר (α for Fredependent Fre-FLT:1-upance) הם תנאים מתקדמים יותר באמצעות פונקציות גבול מוגדרות יותר (FUD-F) מוגדרות יותר).

מספר רב של מכשולים ואפקטים

אם מחסומים ממוקמים משני הצדדים של כביש מהיר (יצירת "קניון"), קול יכול לשקף מספר פעמים, המוביל לרמות גבוהות יותר משני הצדדים. CFD ללכוד את זה באמצעות פיזיקה השתקפות תלת מימדית מלאה.

מחקרים אמיתיים ו-Real-World Case Studies

מחקרים רבים אישרו תחזיות רעש מבוססות CFD נגד מדידות שדה.לדוגמה, חוקרים מאוניברסיטת טקסס סימולציה של מחסום גבוה 4 מ' סמוך לכביש המהיר שישה כוכבים ומצאו אובדן שילוב של 2 dB של ערכים נמדדים (ראו FLT:0 זה A Acoustics ניירFLT:1). מקרה נוסף של מחקר מהולנד המשמש ל- ASYSentoltent לתפקוד אופטימיזציה העליון (ראו שיפור בצורתוריד) לעומת 3BA).

מגבלות ועיסוקים טובים

בעוד חזק, CFD עבור סימולציה של מחסום רעש יש מגבלות מהנדסים חייב להכיר:

עלויות פיצוי

פתרון תדרים גבוהים ( ⁇ 2 kHz) דורש מברשות יפות מאוד וצעדים קטנים, ביצוע סימולציות יקרות. עבור בדיקות מספר גדול של עיצובים, השתמש בקונפורציות הנדסיות תחילה, ולאחר מכן לחדד עם CFD רק עבור תצורה קריטית.

המונחים: Sound Source Modeling

מקורות מונופול מפוכחים אינם תופסים את הישירות של כלי רכב אמיתיים (צמיגים, מנוע, פליטה) גישות מדויקות יותר כרוכות במקורות נעים או בגיאומטריה של רכב בקנה מידה מלא, אבל אלה להגדיל את זמן ההתקנה.

החלטה סביב צוק

Diffraction מתרחש בראש המחסום; coarse meshes smear את האפקט הזה.להבטיח לפחות 5-10 תאים על פני עובי העליון ולהשתמש אלמנטים quadratic במידת האפשר.

מסקנה

Fluent מספק פלטפורמה תכליתית לפשטות רעש-צריח לאורך כבישים מהירים, המאפשרת למהנדסים להעריך אובדן של שילוב, אופטימיזציה גיאומטריה, וחשב עבור אינטראקציות מורכבות זרימה-אקומית לפני הבנייה. על ידי ביצוע זרימת עבודה ממושמעת - גיאומטריה קארית, באיכות גבוהה יותר של אופטימיזציה באיכות גבוהה יותר ומודלים אקוסטיים, ופוסט-מעבדים יסודיים לאחר תהליך - יכולים להשיג תוצאות כי עם ביצועים אמיתיים עם ביצועים יקרים יותר ויותר, מאפשר גמישות סטנדרטית של כלי יעיל יותר ויותר, ממשיכה להיות גמישה סטנדרטית של יעילות סטנדרטית של יעילות סטנדרטית סטנדרטית של כלי סטנדרטית של יעילות.

לקריאה נוספת, עיין בבלוג של ⁇ (ב) על עיצוב מכשול רעש (FLT:1) ו- The FLT:2FHWA Noise Design Guidelines (הופנה מהדף ההרחבה 3)