一种基于可渗透面的声学速度时域外推方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可渗透面的声学速度时域外推方法，利用均匀平均流密度、压力和速度，以及声速和流动特征尺寸，将时间、空间和流动参数进行无量纲化；根据计算流体动力学高精度数值模拟结果，选择静止可渗透面，使声波的产生、反射和折射等现象包围在可渗透面内；确定并输出可渗透面上无量纲的扰动密度、扰动压力和扰动速度，以及扰动压力的梯度和扰动速度的梯度与散度；确定可渗透面上声源的关键参数；将可渗透面上无量纲声源信息代入声学速度时域积分公式，外推远场观察点的无量纲声学速度，并转化为有量纲值。本发明专利技术方法在可渗透面几何参数和流动参数相同的条件下，计算精度相对已有方法大大提高。对已有方法大大提高。对已有方法大大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可渗透面的声学速度时域外推方法


[0001]本专利技术属于气动声学
，具体涉及一种声学速度时域外推方法。

技术介绍

[0002]在声学领域中，吸声与隔声控制方案选择，以及气动声源的识别与定位，都需要利用声强对声传播路径进行分析，而声强是声压和声学速度的函数。此外，气动噪声传播路径上的非紧致边界会诱发声散射，声散射的分析需要预测散射边界处的声学速度作为边界条件。
[0003]考虑气动噪声在均匀平均流中传播。均匀平均流密度、压力和速度分别为和声速为声学密度声压和声学速度定义为和其中和分别为瞬时的密度、压力和速度。已有的声学速度计算方法是将作为声学变量，建立如下非齐次对流波动方程
[0004][0005]其中，符号或参数上方的～表示有量纲值，f＝0表示可渗透面，f>0和f<0分别为可渗透面外部和内部区域；表示时间，为初始时间，为积分变量；物质导数为积分变量；物质导数δ(f)为Dirac函数，H(f)为Heaviside函数；和分别为表示四极子源、载荷源和厚度源，当声的产生、反射和折射等现象被可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可渗透面的声学速度时域外推方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据已知的均匀平均流密度声速和流动特征尺寸利用利用和将有量纲的空间时间密度压力和速度无量纲化；步骤2：根据已知的均匀平均流压力和速度利用和和确定扰动压力p
′
＝p
‑
p
∞
和扰动速度u
′
＝u
‑
u
∞
，同时确定扰动密度ρ
′
＝ρ
‑
1；步骤3：根据计算流体动力学高精度模拟结果，选择静止可渗透面f＝0，使声波的产生、反射和折射现象包围在可渗透面内；步骤4：根据计算流体动力学高精度模拟结果，通过公式(1)所示的以扰动速度u
′
为变量的无量纲非齐次对流波动方程，确定可渗透面上声源的参数；其中，f＝0表示可渗透面，f＞0和f＜0分别为可渗透面外部和内部区域；H(f)为Heaviside函数，δ(f)为Dirac函数，为可渗透面的单位外法向矢量，物质导数方程右端含有H(f)的项为体积源，因对声场贡献小而被忽略；含有δ(f)的项为面源，对声场起决定性作用，其中参数W、F、L、P和Q分别定义为：式中γ＝1.4为空气比热容比；步骤5：对可渗透面外部观察点x，根据可渗透面上的声源参数，通过公式(3)确定无量纲声学速度u
′
(x，t)；其中，x和y分别表示观察点和声源的位置，t和τ分别表示观察点和声源的时间，变量和R定义为：式中：[
…
]
ret
表示延迟时刻τ
ret
＝t
‑
R的值，其余变量定义如下：
式中各张量的下标i，j，k＝1，2，3表示笛卡尔坐标系下x1，x2，x3三个方向的分量；步骤6：将无量纲声学速度u
′
(x，t)乘以声速即得到有量纲声学速度2.根据权利要求1所述的一种基于可渗透面的声学速度时域外推方法，其特征在于，所述公式(1)确定可渗透面上声源参数的过程包括：步骤4
‑
1：根据计算流体动力学高精度模拟结果，选择静止可渗透面f＝0，并输出可渗透面所有网格单元的几何参数，包括网格单元单位外法向矢量n和无量纲中心点位置y与面积s；步骤4
‑
2：对每一个非定常流动计算时间步，输出可渗透面的非定常流动参数，包括时间τ、密度ρ和扰动密度ρ
′
、扰动压力p
′
和扰动速度u
′
，以及扰动压力梯度和扰动速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：何嘉华，刘秋洪，钱振昊，杨党国，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：