ANSYS Fluent는 ANSYS Fluent에서 실행된 중요한 구조의 포괄적인 기술 및 기술적인 기술적인 기술입니다. ANSYS Fluent는 ANSYS Fluent의 가장 중요한 부분입니다. ANSYS Fluent는 ANSYS Fluent의 가장 중요한 부분입니다. ANSYS Fluent는 ANSYS Fluent의 가장 중요한 부분입니다. ANSYS Fluent는 ANSYS Fluent의 가장 중요한 부분입니다. ANSYS Fluent는 ANSYS Fluent의 가장 중요한 부분입니다. ANSYS Fluent는 ANSYS Fluent의 가장 중요한 부분입니다. ANSYS Fluent는 ANSYS Fluent의 가장 중요한 부분입니다.

음향 전파 및 소음 장벽의 물리학

장벽 효과를 시뮬레이션하려면 먼저 플레이에서 물리적 메커니즘을 이해해야합니다. 공기를 통해 압력 파도로 건강한 여행. 파도가 장벽처럼 단단한 장애물을 발생하면 3 가지 기본 현상이 발생합니다.

  • Diffraction – 방벽의 상단과 가장자리 주변의 소리가, 특히 파장이 길어지는 낮은 주파수에서.
  • Reflection – 몇몇 건강한 에너지는 장벽 표면 떨어져, 잠재적으로 반대 측에 증가한 수준을 일으키는 원인이 되고 다중경구 방해를 창조합니다.
  • Absorption – 포름 또는 섬유 재료는 열에 음향 에너지를 변환, 반사 사운드를 감소.

CFD 시뮬레이션은 동일한 방식으로 파식이 요법으로 직접 사운드를 모델하지 않습니다. 전용 음향 소프트웨어 (예 : [[FLT :0]]ANSYS Acoustics[FLT :1]]). 대신, 그들은 일반적으로 [[FLT : 2]]acoustic 아날로그 [[FLT : 3]]를 사용합니다. 일반적으로 Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) 정립 - 그것은 압력 사운드 레벨을 옮기고, 소리를 스트레인을 만들 수 있습니다.

ANSYS Fluent에 있는 단계 별 단계 단계 가장 중요한 일 교류

다음과 같은 절차는 노이즈 배리어 효능을 모델링하는 생산 수준의 접근 방식을 설명합니다. 각 단계는 메쉬 품질, 경계 조건 및 해결자 설정에주의를 기울여야합니다.

1. 기하학 준비 및 모형 건축

고속도로 세그먼트의 3D 표현을 만들기 위해 시작. 포함 :

  • 도로 표면과 차선 (평면으로 모델링 된).
  • 차량 프로파일은 단순 bluff 몸 또는 소음의 선 소스로.
  • 소음 장벽 (플래너, 수직, 각도, 곡선).
  • 특히 저택이 바람 패턴에 영향을 미치는 경우 주변 지형.

대부분의 사용자는 SolidWorks 또는 SpaceClaim과 같은 공구에서 CAD 형상을 가져옵니다. 흐름이나 음향에 영향을 미치지 않는 세부 정보를 간단하게 (예를들면 작은 볼트, 난간). 도메인은 여러 장벽 높이 상류, 다운스트림 및 수직으로 인공 경계 효과를 피해야합니다.

2. 메시 발생: 정확도에 열쇠

ANSYS Fluent는 메시에 신중한 방정식을 해결합니다. 소음 장벽 시뮬레이션을 위해, 잡종 메시는 전형적인:

  • Unstructured tetrahedral elements 의 필드는 복잡한 기하학을 처리합니다.
  • Structured 프리즘 레이어] 의외벽과 도로 표면의 경계 레이어를 캡처하기 위해 (y+]] 값은 turbulence 모델에 따라 달라집니다. - 벽 함수는 y+] 30과 300 사이, 낮은-Reynolds-number 모델은 [[FLT]:6]] 의외에 따라 달라집니다.
  • Local 정제 날카로운 가장자리, 장벽 정상 및 차량 모직 지구의 주위에.

메쉬 크기는 관심을 가장 높은 주파수를 해결하기 위해 충분해야합니다. 점의 규칙 : 전파 방향의 파장 당 적어도 10 셀. 1 kHz 톤 (파장 ~ 0.34 m)의 경우 메쉬 간격은 ≤0.03m이어야합니다. 이것은 종종 3D 모델에 대한 셀의 10s로 메쉬로 이동합니다. [[FLT : 0]]ANSYS Fluent의 메쉬 도구 [FLT : 1 메쉬] (Fluent) : 1) (Fluent) 또는 TGTD 모델에 대한 균형 비용으로 계산합니다.

3. 경계 조건 및 소스 정의 설정

흐름과 음향 소스를 정의:

  • 입구: 바람 속도와 방향을 나타내는 각측정속도 프로파일을 지정하여, 종종 로타리톰 대기 경계 레이어를 사용합니다. 예: U(z) = (u*/κ) ln(z/z0)].
  • 출발:압력에 압력 콘센트.
  • 벽: 도로 표면, 장벽, 그리고 테라코타는 no-slip 벽으로 모델링. absorptive 장벽을 위해, 사용 porous 점프 또는 임피던스 경계 조건을 사용할 수 있습니다.
  • Sound Source: 많은 연구에서 차량은 차 유형과 속도에 따라 지정된 사운드 파워 레벨(예: 80–110 dBA)과 차선 센터에 배치된 동일한 단극점 소스로 모델링됩니다. 또는 회전 또는 이동 소스는 슬라이딩 메쉬를 사용하여 시뮬레이션 할 수 있지만 복잡성을 증가시킵니다. 초기 심사, 정지 디폴 또는 단극 소스 suffice.

4. Solver 설정 및 Turbulence 모델링

대부분의 고속도로 소음 시뮬레이션을 위해, 흐름은 turbulent 및 incompressible입니다. ANSYS Fluent의 권장 설정:

  • Solver: 압력 기반, 상하 유량을 위한 안정 상태, 그 후 음향 계산에 대해 일시적으로 전환.
  • Turbulence 모델: k-ε]] (표준 또는 realizable) 표준 벽 기능으로 산업 응용 프로그램에 공통. 장벽 근처 높은 정확도를 위해, 사용 ]k-ω SST 모델, 분리를 더 잘 처리.
  • Acoustics: Ffowcs Williams–Hawkings 모델을 활성화합니다. 장벽 뒤에 지상 수준에 수신기 포인트를 정의하십시오 (예: 1.5 m 높이, 10 m, 20 m, 50 m 장벽에서). 장벽 근처에 볶음 eddies와 함께 볶음 eddies를 분리하거나 지정된 포인트 소스.
  • 시간 단계:] 시간 단계 Δt] ≤ 1/(20 f max])을 선택하여 가장 높은 주파수를 해결합니다. ]f max] = 1000 Hz, Δt]=50 초간격을 얻을 수 있습니다. (적절한 시간) 50 초간의 안정된 시간을 얻을 수 있습니다.

5. 시뮬레이션 및 모니터링 Convergence 실행

스트레이트 유량 계산을 먼저 수행하여 그 의미의 유량 필드를 설정합니다. 모니터 잔여 및 힘 계수 (예를 들어, 장벽을 드래그). 일단 융합되면 (참여 < 1e-4 연속성, < 1e-5 for turbulence), 트랜스미터 모드로 전환합니다. 일시적으로 실행되는 동안, 수신기 포인트에서 음향 압력 신호를 모니터링합니다. Autosave를 매번 사용하십시오.

6. 포스트 가공 및 분석 결과

시뮬레이션 후, ANSYS Fluent는 생성할 수 있습니다:

  • Sound pressure level (SPL) 도메인의 윤곽.
  • Frequency spectra 수신기 위치(압력 신호의 빠른 네이처 변환).
  • Insertion loss – SPL의 차이와 같은 수신기 포인트의 장벽 없이.

empirical 공식에 대한 결과 비교 (예: ]FHWA 소음 장벽 설계 가이드) 또는 유효성 측정. 일반적인 메트릭: A-weighted 전반적인 수준 (dBA) 및 스펙트럼 분포 (125 Hz-4 kHz).

고급 모델링 고려

대기 효과

풍력, 온도 그리스, 그리고 turbulence는 소리파 (재편)를 구부리고 전파에 영향을 줄 수 있습니다. ANSYS Fluent에서는 열 경계 조건을 지정하거나 에너지 방정식을 모델 온도의 stratification에 사용합니다. 바람을 위해, 각측정속도 프로파일을 포함하고 흐름을 개발할 수 있습니다. 장벽은 지역 바람 필드를 수정하여 간단한 광선 트레이싱 모델에 의해 캡처 할 수있는 방법으로 소음을 줄일 수 있습니다.

모델링 Absorptive 장벽

표준 콘크리트 또는 금속 장벽은 크게 소리를 반영하지만, 많은 현대 디자인 사용 absorptive 자료 (예 : 락 울과 관통 금속). 흡수를 시뮬레이션하려면 [[FLT : 0]]porous jump[[FLT :1]] 장벽 얼굴에 경계 조건을 적용하여 재료의 흡수 계수 (α)에 대응하는 압력 강하 계수 및 포로성을 지정합니다. 주파수 의존 흡수를 위해, 더 진보 된 임피던스 경계 조건 (FUD)을 통해 사용 가능 (FUD).

배수 장벽 및 캐년 효과

장벽이 고속도로 (캐나다를 선택)의 양쪽에 배치되면 소리는 양쪽에 더 높은 수준으로 이어지는 여러 번을 반영할 수 있습니다. CFD는 전체 3D 반사 물리학을 통해 이것을 캡처합니다. 이와 마찬가지로, 간격 (배출 또는 액세스)과 장벽은 고해상도 메쉬를 필요로하는 분산을 만듭니다.

검증 및 실시간 사례 연구

Numerous 학문은 분야 측정에 대하여 CFD 근거한 소음 예측을 검증했습니다. 예를 들면, 텍사스 대학에 있는 연구원은 6개의 차선 고속도로에 인접한 4개 m 높은 장벽을 가장하고 측정한 가치의 2 dB 내의 예측된 삽입 손실 ( 이 적용되는 청각적인 종이 )를 찾아내었습니다. 네덜란드에서 또 다른 사례 학문은 장벽 최고 모양 (Y 모양 대를 낙관하기 위하여 ANSYS 유출했습니다. 수직) 및 50의 m.에 있는 ANSYS 섬광을 낙관했습니다.

제한 및 모범 사례

강력한 동안, 소음 장벽 시뮬레이션의 CFD는 제약 엔지니어가 인정해야 합니다.

Computational 비용

높은 주파수를 해결 (≥2 kHz) 매우 정밀한 메쉬와 작은 시간 단계, 가장 비싼 만들기. 디자인의 큰 숫자를 검열하기 위해, 먼저 엔지니어링 상관 관계를 사용하여, 다음 중요한 구성에 대한 CFD를 정제.

Sound Source Modeling의 정확도

단순 단극 소스는 실제 차량의 방향을 캡처하지 않습니다 (전체, 엔진, 배기). 더 정확한 접근은 이동하는 소스 또는 전체 스케일 차량 형상을 포함하지만, 이러한 증가 설정 시간. 상대 비교 (바리어 A vs. 장벽 B), 간단한 소스는 종종 적절합니다.

메시 해결책 가장자리의 주위에

Diffraction는 장벽 정상에 일어나; 이 효력을 얼룩이 납니다. 최고 간격의 맞은편에 적어도 5~10의 세포를 지키고 가능한 경우에 4차 성분을 이용합니다.

관련 기사

ANSYS Fluent는 고속도로와 함께 소음 기류 효율성을 시뮬레이션하기위한 다양한 플랫폼을 제공합니다. 삽입 손실, 지하학을 평가하고 건설 전에 복잡한 흐름 음향 상호 작용을 위한 계정을 최적화합니다. 훈련 된 워크플로우를 따르십시오. 숙련 된 기하학, 고품질 메시징, 적절한 turbulence 및 음향 모델, 철저한 포스트 처리 기술자가 실제 성능으로 잘 분해하는 결과를 얻을 수 있습니다. 이 방법은 물리적 재난을 줄이기 위해 표준 설계가 점차적으로 증가하고 있습니다. 이 시스템은 더 빠른 전력을 공급하는 데 필요한 전력을 지속적으로 증가시킬 수 있습니다.

더 읽기를 위해, ]ANSYS 블로그에 소음 장벽 디자인과 ]FHWA 소음 장벽 디자인 가이드라인]를 상담하십시오.