CFD++,CAA++气动噪声解决方式.pdfVIP

CFD++/CAA++地面交通工具气动噪声解决方案 张杰 刘鹏飞 郑敏杰 北京银景科技有限公司 2009 年 11 月 1 目录 一、地面交通工具气动分析软件需求………………………………………..…………………..1 二、北京银景科技地面交通工具气动噪声分析解决方案………………………………………1 三、CFD++/CAA++软件介绍…………………………………………………………………….1 四、CFD++/CAA++地面交通工具气动噪声分析典型应用…………………………...………..5 五、总结……………………………………………………………………………………………7 2 一、地面交通工具气动噪声分析软件需求 随着地面交通工具的速度越来越快，由于交通工具的运动产生的气动噪声也越来越大。 这种情况下，无论从交通工具的乘坐舒适性还是其对周围居民和建筑物的影响角度来讲，气 动噪声的控制问题都变得十分关键。 气动噪声的实验分析作为气动噪声分析最的直接手段，一直以来被广泛采用。但是由于 其对实验设备要求较高，从而运行成本较高，其大规模应用受到一定的限制。同时，通过实 验一般只能得到整体噪声水平的一个评估，对噪声的机理及相关的减噪设计，难以给出确切 的结果和设计建议。 通过计算流体力学（CFD ）的方法对噪声进行分析，由于其从流动和流场入手，从而可 以方便的分析噪声源，对噪声控制和减噪设计给出有意义的分析结果。但是，目前气动噪声 的数值模拟也遇到了一定的困难。普遍认为，LES 方法是求解决气动噪声比较好的办法。但 其只适用于噪声源较强，且观测点离噪声源较近的情况。如果噪声源较弱，或者离观测点离 声源较远的情况，LES 方法本身的数值耗散仍然可以将真实的噪声信号掩盖，不能给出很好 的计算结果。另外，LES 需要较精细的网格和较大的计算量，只适合于做理论分析，在现阶 段仍然难以应用于工程实践。 总之，现阶段地面交通工具需要进行气动噪声分析，同时要求气动噪声的分析手段具有 精度较高，计算量不太大，网格质量要求不高，易于使用的特点。这些都给气动噪声模拟软 件提出了很高的要求。 二、北京银景科技地面交通工具气动噪声分析解决方案 根据目前地面交通工具气动噪声分析的需求及其面临的问题，北京银景科技有限公司引 进了美国 Metacomptech 公司的气动/气动噪声分析软件 CFD++/CAA++作为地面交通工具气 动噪声设计分析软件作为解决方案。 美国 Metacomptech 公司的 CFD++/CAA++软件，采用了先进的 CFD 技术，并结合了以 首席科学家 Sukumar Chacravathy 等众多流体力学专家多年服务于美国工业部门流体分析的 丰富经验开发而成。 Metacomp Technologies 成立于 1994 年，总部位于美国洛杉矶市。十多年来公司一直走 在计算流体力学（CFD ）、计算空气声学（CAA ）及网格生成行业的最前端。 Metacomp 凭 借强大的研发队伍，自主研发了多个计算流体力学代码，在气动噪声、低速流动的预处理、 动网格技术、湍流模型等方面都取得了创新性的成果。其主要产品包括流场计算软件 CFD++ 及其前处理软件 MIME 、基于 CFD++ 的气动声学工具CAA++ 。其中CFD++/CAA++凭借精 确、快速、可靠的求解获得了欧美工业部门的广泛认可，高端 CFD 市场占有率高达 90 ％以 上。 三、 CFD++/CAA++软件介绍 CFD++基于统一的网格、统一的物理学、统一的计算方法，拥有先进的数值离散方法 和求解框架。它有着丰富而稳定的数值和物理模型。 3.1 CFD++ 的技术特点和优点 CFD++ 的主要技术特点如下： 1 1） 对非结构网格的灵活处理能够应对复杂的拓扑学和物理学问题、多块网格以及多种 类型的内部块连接。 2 ） 多维插值能够更准确地描述与流动相关变量的变化。该方法对变形的以及相对粗糙 的网格有着更高的精度。多维插值框架也能在内部块之间进行无缝工作。 3 ） 预处理用来应对低速和不可压缩流动，并延伸到单组分以及多组分流动。在单组分 流