混合方法是一種常用的計算氣動聲學 Acoustic 方法。而 Actran 針對風扇氣動噪音提出了一種的新組合方法，該方法結合Lighthill類比與多重離散傅立葉變換技術，準確捕捉線譜音調噪聲並獲得平滑的寬頻帶噪聲曲線。
氣動聲學（Aeroacoustics）是一門研究氣流與聲音之間相互作用的學科，主要關注由氣體（通常是空氣）的運動或擾動產生的聲音。這門學科涉及分析聲音如何隨氣流傳播、如何被湍流或其他氣流現象所激發，以及如何控制和減少由氣動過程引發的噪音。
混合方法在 Actran 中是一種常用的計算氣動聲學方法。該方法假設氣動聲源與湍流流動相關，但聲場對流場沒有反作用。本質上，這是一個兩步求解方案。首先，使用 URANS 、 LES 或 DES 求解非定常流場；接著，從 CFD 結果中提取聲源並求解聲音傳播。
軸流風扇產生的聲音具有兩個獨特的特徵：線譜音調和寬頻帶。混合方法（使用Lighthill類比和對整個信號進行一次離散傅立葉變換）可以預測寬頻帶信號，但通常會得到不切實際的高波動噪聲結果。
本文使用Actran提出了一種針對風扇噪聲問題的新組合方法。與傳統混合方法不同，該方法能 ” 準確捕捉線譜音調噪聲，並能獲得平滑的寬頻帶噪聲曲線。”
首先進行非穩態CFD仿真。計算域由靜止場和包圍風扇的旋轉域組成。該模型捕捉了所有細節，包含風扇孔口、風扇護罩、線圈和百葉窗。在本研究中，線圈被建模為多孔區域，並應用滑動網格方法來計算 Actran 氣動聲學模擬所需的非定常CFD結果。旋轉域（風扇）的旋轉頻率為1118 RPM，時間步長為0.0005秒，總模擬時間為0.8秒，確保所求最小頻率遠小於37.2Hz （葉片通過頻率）。
(旋轉域包圍風扇葉片，靜止域包含流動障礙物和多孔線圈)
Lighthill聲類比有兩種源的計算方式：在域的整個體積上和在源的表面上計算。如果採用前者，源計算需要整個域的CFD信息；但在後者中，我們只需要在單個表面上讀取速度信息（以及不可壓縮模擬情況下的密度），這對於文件管理來說是一個很大的優勢。在本研究中，風扇作為唯一的主要聲源，為了加速CFD模擬，僅導出包圍風扇的表面，即轉子-定子界面靜態側的CFD數據。 CFD求解器使用480個核心，模擬時間接近40小時。最耗時的部分是在每個時間步寫入數據，這會減慢求解速度。
本例基於Actran2021.1，採用Lighthill面源方法，將聲源映射到聲學 Acoustic 網格上，並完成時域氣動聲源轉換成頻域的計算。這項研究的新穎之處在於這一步，其中採用兩個互補的離散傅里葉變換（DFT）設置來精確計算線譜音調和寬頻噪聲，同時避免了由於採樣時間有限而在高頻下出現不切實際的聲壓級波動：
通過上述兩步，獲得了兩組氣動噪聲：
(音調和寬頻帶結果相結合以獲得模擬的頻率響應)
使用A計權法和Hanning窗，以25600 Hz的採樣率和1 Hz的頻率分辨率在多個位置記錄持續一分鐘的聲壓級。使用快速傅立葉變換來獲得頻域數據。本研究中的接收器距離設備56英寸，距離地面68英寸。
下圖對比了新方法（New Method）、實驗測試和使用 Lighthill類比的傳統混合方法（Hybrid Method）的計算結果。 Actran 之新方法在解決寬頻帶噪聲方面更加成功，但它高估了較高頻率下線譜音調噪聲的貢獻量。
下表總結了三個數據集的聲壓級。混合方法低估了實際SPL測量值，頻譜中SPL值普遍較低。而新方法預測的寬頻帶信息與測試數據更為接近，相較傳統混合方法有顯著改善。但在高於五次諧波的頻率後，該方法高估了BPF下的噪聲值（188 Hz），這導致上表中報告的OASPL值更高。
查看完整原文請搜索： Ali Nikparto, Alexis Talbot, Asad Sardar, Clement Roy. Outdoor unit split fan noise prediction using a hybrid lighthill analogy method. NOISE-CON. 2022: 727-736.
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