汽车排气与气流噪声的分析与控制

声场仿真模型除了用于提取流场仿真结果以计算气流噪声源外，还需要计算气流噪声在计算域内的传播以及尾管外的噪声辐射情况，因而声场仿真模型的计算域要大于流场仿真模型，模型的几何结构如图6.5所示。

图6.5　声场仿真模型的几何结构图

图6.5中，虚线框内的域用于提取仿真的流场场量信息，以计算气流噪声声源，而其他的域是声传播域。按图6.5所示的尺寸参数建立声场仿真的几何数模，并导入 Hypermesh中划分网格。计算域内的网格划分完成以后，提取边界的面网格，用于定义边界条件。膨胀腔的声场网格模型如图6.6所示。

图6.6　膨胀腔的声场计算网格模型

声学仿真模型对网格质量要求不高，因而统一采用四面体网格，网格数量为 35.4万个，网格尺寸 1.1～20.8 mm。模型共分 3个区，声源区用于提取腔体流噪声声源，传播区用于计算管内外的声传播，而无限元用于计算网格声场域向远场辐射的过程。另外，在模型的管内以及尾管口处向外 0.5 m处布置若干虚拟传声器用于获取声场中的声压值。声学仿真的参数设置见表6.2。

边界条件中，无反射导纳边界ΓA见式（4.2），刚性壁面边界Γr见式（4.3），而出口的无限元边界Γinf见式（6.4）。

表6.2　声场仿真参数(www.xing528.com)

声场模型在流体模型的基础上添加了声传播以及远场声辐射域。另外为了获取气流噪声仿真结果的大小，在计算域内以及远场辐射响应点处布置虚拟传声器，如图 6.7所示。其中远场声辐射响应点声压PR的计算公式见式（6.5）[24，111]。

式中　r，θ，φ——球坐标系中的半径、极角和圆周角；

Finf，m——声场参量；

m——级数展开的阶次，本章仿真中取八阶。

图6.7　膨胀腔声场计算模型

将声场仿真模型导入Actran软件中进行气流噪声源、声场传播以及远场声辐射的数值迭代计算。