搜索ANSYS经典界面下的消声器声能传输损耗分析
2016-10-13 by:CAE仿真在线 来源:互联网
【问题描述】
如图所示的消声器模型(只绘制了一半),是由三个圆柱体构成。进口处气流速度已知,且在0-3000HZ内变化,出口满足罗宾辐射边界条件。现在要对该消声器进行谐响应分析,考察在不同的频率处出口处的传输损耗,回程损失和衰减系数。
【问题分析】
1. 这是一个谐响应分析问题
2. 使用FLUID221单元建模,以适应圆形边界。
3. 创建三个圆柱体,然后粘接在一起。
4. 使用波长的十分之一作为单元尺寸,划分网格。
5. 设置进口速度,进口声抗和出口边界。
6. 后处理使用PLST来绘制不同的频率处出口处的传输损耗,回程损失和吸收系数图。
7. 本例子来自ANSYS15的声场分析帮助部分的《13.5. Example: Transmission Loss of a Muffler》。本文做了局部修改,主要是调整了命令的顺序,并增加了后处理部分。
8. 本文使用命令流进行讲解。
【问题求解】
1. 建模
1.1 选择单元类型
在命令窗口中输入
/PREP7
et,1,221,,1
上述命令首先进入前处理器,然后创建了FLUID221单元,该单元是四面体单元,带有中间节点,每个单元共10个节点。从选择的关键字可以看出,该单元不包含PML层,也没有结构参加其中。因此每个节点只包含一个压力自由度。
1.2 创建材料模型
在命令窗口中输入
rho=1.2041
c0=343.24
mp,dens,1,rho
mp,sonc,1,c0
上述命令1-2行定义两个变量,3-4行设定空气的密度和声速。
1.3 创建几何模型
在命令窗口中输入
rapipe=0.0174625
lpipe=0.104775
rchamb=0.0766445
lchamb=0.2032
上述命令定义四个变量,用于创建下面的消声器几何模型。
在命令窗口中输入
cylind,0,rapipe,0,lpipe,0,180
cylind,0,rchamb,lpipe,lpipe+lchamb,0,180
cylind,0,rapipe,lpipe+lchamb,2*lpipe+lchamb,0,180
上述命令连续创建了3个半圆柱体,其中,靠近坐标原点的小半圆柱体是消声器的入口;中间的大圆柱体是消声器的主体部分;而远离坐标远点的小圆柱体是消声器的出口。
在命令窗口中输入
vsel,all
vglue,all
上述命令首先选择所有几何体,然后粘接在一起。
1.4 划分网格
在命令窗口中输入
freqE=3000
wave=c0/freqE
h=wave/10
这几行命令首先给出声波的最高工作频率,然后得到此时的波长,然后用一个变量保存波长的十分之一,以便用它作为网格划分的尺寸。
在命令窗口中输入
esize,h
type,1
mat,1
vmesh,all
nummrg,all
上述命令用于对消声器划分网格,有限元模型如下图
1.5 设置边界
在命令窗口中输入
z0=rho*c0
p=1
vn=-p/(rho*c0)
上述命令用于设置消声器入口处的气流速度。
在命令窗口中输入
nsel,s,loc,z,0
sf,all,port,1
sf,all,shld,vn
sf,all,impd,z0
上述命令用于选择入口端面,设置其为一个进口,并设置其面的空气流速是VN,而该表面的声阻抗是z0。
设置完毕后,该表面显示如下图
在命令窗口中输入
nsel,s,loc,z,2*lpipe+lchamb
sf,all,port,2
sf,all,inf
alls
fini
上述命令首先找到最远端面,然后设置其端口号为2,并设置该端面满足罗宾辐射边界条件。
设置完毕后模型显示如下图
2. 分析
在命令窗口中输入
/solu
antype,harmic
hropt,auto
kbc,1
harf,0,freqE
nsub,60
solve
finish
上述命令设置做谐响应分析,并设置从0-30000HZ内,计算60个频率值,然后启动计算。
3. 后处理
在命令窗口中输入
/post1
spower,1,2
plst,file0102,a2p,tl
上述命令在进入后处理后,首先计算声能参数,然后绘制传输损耗与频率的关系如下图
可见,当频率增加时,传输损耗在某几个频率处损耗最大,呈现出一种类似周期的方式。
继续输入下列命令
plst,file0102,a2p,RL
得到回程损失
继续输入下列命令
plst,file0102,a2p,ALPHA
得到不同频率处的衰减系数。
从上述三张图可以看出,
在某几个频率处,衰减系数有最大值,此时回程损失也达到最大,而相应的,传输损耗则较小。
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来源:宋博士的博客,版权归原作者所有?
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