搜索ANSYS經(jīng)典界面下的消聲器聲能傳輸損耗分析
2016-10-13 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
【問(wèn)題描述】
如圖所示的消聲器模型(只繪制了一半),是由三個(gè)圓柱體構(gòu)成。進(jìn)口處氣流速度已知,且在0-3000HZ內(nèi)變化,出口滿(mǎn)足羅賓輻射邊界條件。現(xiàn)在要對(duì)該消聲器進(jìn)行諧響應(yīng)分析,考察在不同的頻率處出口處的傳輸損耗,回程損失和衰減系數(shù)。
【問(wèn)題分析】
1. 這是一個(gè)諧響應(yīng)分析問(wèn)題
2. 使用FLUID221單元建模,以適應(yīng)圓形邊界。
3. 創(chuàng)建三個(gè)圓柱體,然后粘接在一起。
4. 使用波長(zhǎng)的十分之一作為單元尺寸,劃分網(wǎng)格。
5. 設(shè)置進(jìn)口速度,進(jìn)口聲抗和出口邊界。
6. 后處理使用PLST來(lái)繪制不同的頻率處出口處的傳輸損耗,回程損失和吸收系數(shù)圖。
7. 本例子來(lái)自ANSYS15的聲場(chǎng)分析幫助部分的《13.5. Example: Transmission Loss of a Muffler》。本文做了局部修改,主要是調(diào)整了命令的順序,并增加了后處理部分。
8. 本文使用命令流進(jìn)行講解。
【問(wèn)題求解】
1. 建模
1.1 選擇單元類(lèi)型
在命令窗口中輸入
/PREP7
et,1,221,,1
上述命令首先進(jìn)入前處理器,然后創(chuàng)建了FLUID221單元,該單元是四面體單元,帶有中間節(jié)點(diǎn),每個(gè)單元共10個(gè)節(jié)點(diǎn)。從選擇的關(guān)鍵字可以看出,該單元不包含PML層,也沒(méi)有結(jié)構(gòu)參加其中。因此每個(gè)節(jié)點(diǎn)只包含一個(gè)壓力自由度。
1.2 創(chuàng)建材料模型
在命令窗口中輸入
rho=1.2041
c0=343.24
mp,dens,1,rho
mp,sonc,1,c0
上述命令1-2行定義兩個(gè)變量,3-4行設(shè)定空氣的密度和聲速。
1.3 創(chuàng)建幾何模型
在命令窗口中輸入
rapipe=0.0174625
lpipe=0.104775
rchamb=0.0766445
lchamb=0.2032
上述命令定義四個(gè)變量,用于創(chuàng)建下面的消聲器幾何模型。
在命令窗口中輸入
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
上述命令連續(xù)創(chuàng)建了3個(gè)半圓柱體,其中,靠近坐標(biāo)原點(diǎn)的小半圓柱體是消聲器的入口;中間的大圓柱體是消聲器的主體部分;而遠(yuǎn)離坐標(biāo)遠(yuǎn)點(diǎn)的小圓柱體是消聲器的出口。
在命令窗口中輸入
vsel,all
vglue,all
上述命令首先選擇所有幾何體,然后粘接在一起。
1.4 劃分網(wǎng)格
在命令窗口中輸入
freqE=3000
wave=c0/freqE
h=wave/10
這幾行命令首先給出聲波的最高工作頻率,然后得到此時(shí)的波長(zhǎng),然后用一個(gè)變量保存波長(zhǎng)的十分之一,以便用它作為網(wǎng)格劃分的尺寸。
在命令窗口中輸入
esize,h
type,1
mat,1
vmesh,all
nummrg,all
上述命令用于對(duì)消聲器劃分網(wǎng)格,有限元模型如下圖
1.5 設(shè)置邊界
在命令窗口中輸入
z0=rho*c0
p=1
vn=-p/(rho*c0)
上述命令用于設(shè)置消聲器入口處的氣流速度。
在命令窗口中輸入
nsel,s,loc,z,0
sf,all,port,1
sf,all,shld,vn
sf,all,impd,z0
上述命令用于選擇入口端面,設(shè)置其為一個(gè)進(jìn)口,并設(shè)置其面的空氣流速是VN,而該表面的聲阻抗是z0。
設(shè)置完畢后,該表面顯示如下圖
在命令窗口中輸入
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遠(yuǎn)端面,然后設(shè)置其端口號(hào)為2,并設(shè)置該端面滿(mǎn)足羅賓輻射邊界條件。
設(shè)置完畢后模型顯示如下圖
2. 分析
在命令窗口中輸入
/solu
antype,harmic
hropt,auto
kbc,1
harf,0,freqE
nsub,60
solve
finish
上述命令設(shè)置做諧響應(yīng)分析,并設(shè)置從0-30000HZ內(nèi),計(jì)算60個(gè)頻率值,然后啟動(dòng)計(jì)算。
3. 后處理
在命令窗口中輸入
/post1
spower,1,2
plst,file0102,a2p,tl
上述命令在進(jìn)入后處理后,首先計(jì)算聲能參數(shù),然后繪制傳輸損耗與頻率的關(guān)系如下圖
可見(jiàn),當(dāng)頻率增加時(shí),傳輸損耗在某幾個(gè)頻率處損耗最大,呈現(xiàn)出一種類(lèi)似周期的方式。
繼續(xù)輸入下列命令
plst,file0102,a2p,RL
得到回程損失
繼續(xù)輸入下列命令
plst,file0102,a2p,ALPHA
得到不同頻率處的衰減系數(shù)。
從上述三張圖可以看出,
在某幾個(gè)頻率處,衰減系數(shù)有最大值,此時(shí)回程損失也達(dá)到最大,而相應(yīng)的,傳輸損耗則較小。
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