 |
تشدید کننده هلمهولتز با جریان:
تعامل جریان و آکوستیک
تعامل جریان و آکوستیک
معرفی
تشدید کننده های هلمهولتز در سیستم های اگزوز استفاده می شوند زیرا می توانند یک باند فرکانس باریک خاص را تضعیف کنند. وجود یک جریان در سیستم باعث تغییر خواص صوتی تشدید کننده و در نتیجه از دست دادن انتقال زیرسیستم می شود. در این مثال یک تشدید کننده هلمهولتز به عنوان یک شاخه جانبی به یک مجرای اصلی قرار دارد. اتلاف انتقال از طریق مجرای اصلی زمانی بررسی می شود که یک جریان متوسط معرفی شود.
میانگین جریان پس‌زمینه در سیستم با مدل آشفتگی SST برای اعداد ماخ Ma = 0.05 و Ma = 0.1 محاسبه می‌شود. سپس مشکل آکوستیک با استفاده از رابط فیزیک خطی Navier-Stokes، دامنه فرکانس (LNS) حل می شود. میانگین سرعت جریان، فشار و ویسکوزیته آشفته با مدل LNS با استفاده از ویژگی چندفیزیکی جفت جریان سیال پس‌زمینه جفت می‌شود. مطالعه نگاشت اختصاصی برای درونیابی محلول جریان از مش CFD به مش آکوستیک استفاده می شود. مورد بدون جریان با استفاده از آکوستیک فشار، دامنه فرکانس حل می شود.
ابعاد هندسی سیستم از ابعاد ارائه شده در Ref. 1 . نتایج را می توان با اندازه گیری های موجود در مقاله ژورنال مقایسه کرد.
توجه: این مدل هم به ماژول آکوستیک و هم به ماژول CFD نیاز دارد.
تعریف مدل
هندسه و ابعاد همان است که در Ref. 1 . هندسه از یک مجرای استوانه ای اصلی به قطر 4.859 سانتی متر و یک تشدید کننده هلمهولتز متصل به کناره تشکیل شده است. رزوناتور دارای گردنی به طول 8.05 سانتی متر و قطر 4.044 سانتی متر است. حجم تشدید کننده 4501 سانتی متر مکعب است . هندسه در شکل 1 نشان داده شده است . از تقارن سیستم استفاده شده است.
سیستم پر از هوا است. میانگین جریان پس زمینه ثابت با سرعت متوسط U in = c 0 · Ma در سمت چپ (پایین دست در جهت محور z ) وارد می شود، جایی که c 0 سرعت صوت است. سه پیکربندی جریان با Ma = 0 (بدون جریان)، Ma = 0.05، و Ma = 0.1 مطالعه شده است.
یک موج صوتی سطحی به پایین دست وارد سیستم می شود. این موج به عنوان یک ویژگی زمینه آکوستیک پس‌زمینه در یک دامنه کوچک با یک لایه کاملاً منطبق (PML) اضافه می‌شود . به این ترتیب، امواج منعکس شده آزاد هستند تا دامنه محاسباتی را هم پایین دست و هم بالادست ترک کنند. یک PML نیز در خروجی بالادست اضافه می شود. متغیرهای موج صفحه پس زمینه بر اساس تعریف می شوند
عبارات موج صفحه به متغیرهای مدل وارد می شوند. از آنجایی که آکوستیک با استفاده از معادلات خطی ناویر-استوکس حل می شود، آشفتگی در فشار، سرعت و دما باید تعریف شود. اینها هم حل شده است.
شکل 1: هندسه مدل تشدید کننده هلمهولتز.
از دست دادن انتقال سیستم به صورت تعریف می شود
که در آن p out فشار متوسط در خروجی است و میدان فرودی با دامنه 1 Pa تعریف شده است.
هنگام تجزیه و تحلیل این نوع سیستم، دو اثر مهم است که به درستی ثبت شود. این تجربه تضعیف میدان صوتی است که با اغتشاش (نگاه کنید به شماره 2 و شماره 3 ) و اثرات همرفتی جریان و برهمکنش با گرادیان جریان در تعامل است. این دو پدیده اثرات متضادی بر فرکانس رزونانس سیستم دارند. تضعیف اضافی ناشی از اغتشاش، رزونانس را به سمت فرکانس پایین‌تری تغییر می‌دهد در حالی که اثرات جریان همرفتی آن را به فرکانس بالاتر منتقل می‌کند. اگر این دو به درستی گرفته نشوند، نتایج اشتباه خواهد بود. محاسبه تلفات انتقال نشانگر خوبی است که این کار به درستی انجام شده است. این در شکل 8 نشان داده شده استزیر به منظور ثبت جزئیات میرایی اغتشاش، مدل آشفتگی SST برای CFD استفاده می شود زیرا انتشار عددی بسیار کمتری را معرفی می کند و پیش بینی بهتری از ویسکوزیته گردابی ارائه می دهد. تعامل دقیق بین جریان و آکوستیک از جمله تضعیف اضافی را فقط می توان با استفاده از معادلات خطی شده ناویر-استوکس که در ماژول آکوستیک موجود است مدل سازی کرد.
نتایج و بحث
بزرگی میانگین سرعت جریان پس زمینه در شکل 2 و ویسکوزیته آشفته در شکل 3 نشان داده شده است . مقدار ویسکوزیته آشفته باید با ویسکوزیته دینامیکی هوا μ = 2·10 -5 Pa·s مقایسه شود. در بالاترین عدد ماخ (نشان داده شده در شکل) ویسکوزیته تجربه شده حاصل ضریب 200 بزرگتر از وضعیت بدون جریان خواهد بود.
شکل 2: مقدار میانگین سرعت جریان پس زمینه برای Ma = 0.1.
شکل 3: ویسکوزیته آشفته برای Ma = 0.1.
هنگامی که از کوپلینگ جریان سیال پس زمینه و مطالعه نقشه برداری استفاده می شود، تجسم محلول نگاشت شده و مقایسه آن با محلول اصلی روی مش CFD، تمرین خوبی است. در شکل 4 سرعت جریان محوری و ویسکوزیته آشفته ارزیابی شده بر روی مش CFD با مقادیر نگاشت شده روی مش آکوستیک مقایسه شده است.
شکل 4: مقدار نگاشت شده سرعت محوری (چپ) و ویسکوزیته آشفته (راست) در مقایسه با مقداری که روی مش CFD ارزیابی شده است: به ترتیب منحنی های چین خورده و جامد.
فشار آکوستیک کل در سیستم در 150 هرتز برای سه مورد، بدون جریان در شکل 5 ، Ma = 0.05 در شکل 6 ، و Ma = 0.1 در شکل 7 نشان داده شده است .
شکل 5: فشار آکوستیک در وضعیت بدون جریان (Ma = 0).
شکل 6: فشار آکوستیک برای Ma = 0.05.
شکل 7: فشار آکوستیک برای Ma = 0.1.
در نهایت، تلفات انتقال سیستم در شکل 8 نشان داده شده است . این نمودار را می توان با اندازه گیری های انجام شده در همان سیستم که در Ref. 1 . نتایج توافق خوبی را نشان می دهد.
شکل 8: تلفات انتقال برای سه پیکربندی جریان.
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
نقشه برداری بین CFD و آکوستیک
نگاشت محلول جریان سیال از مش CFD به مش آکوستیک با استفاده از ویژگی چندفیزیکی جفت جریان سیال پس زمینه داخلی و مطالعه نقشه برداری اختصاصی به دست می آید.
یادداشت های مدل CFD
استفاده از یک راه حل CFD از قبل محاسبه شده به عنوان راه حل اولیه در حالی که عدد ماخ را افزایش می دهد، یک روش معمول است که منجر به همگرایی بهتر مسئله غیرخطی می شود. یعنی محلول بدست آمده برای Ma = 0.05 به عنوان راه حل اولیه در Ma = 0.1 در این مدل استفاده خواهد شد .
این تکنیک به شرح زیر حاصل می شود:
• | چک باکس Auxiliary Sweep موجود در بخش Study Extensions مطالعه مربوطه را علامت بزنید و مقادیر مورد نظر پارامتر عدد ماخ جریان را مشخص کنید. |
• | از لیست Run continuation for گزینه No parameter را انتخاب کنید . |
• | گزینه Yes را از راه حل استفاده مجدد از لیست مرحله قبلی انتخاب کنید . |
منابع
1. E. Selamet, A. Selamet, A. Iqbal, and H. Kim, “Effect of Flow in Helmholtz Resonator Acoustics: A Three Dimensional Computational Study vs. Experiments,” SAE Technical Paper 2011-01-1521, SAE Int . جی ، 2011.
2. L. Du، A. Holmberg، M. Karlsson، و M Åbom، “تقویت صدا در یک اتصال T مستطیلی با جریان های متوسط ادغام شده،” J. Sound Vib. ، جلد 367، صفحات 69-83 2016.
3. جی. گیکادی، اس. فولر و تی . ، جلد 333، صفحات 6548-6559، 2014.
مسیر کتابخانه برنامه: Acoustics_Module/Aeroacoustics_and_Noise/helmholtz_resonator_with_flow
دستورالعمل مدلسازی
مدل زیر از چند مرحله تشکیل شده است. ابتدا میانگین جریان پس‌زمینه با استفاده از ماژول CFD حل می‌شود، سپس راه‌حل CFD با استفاده از جفت چندفیزیکی و مطالعه نقشه‌برداری به مش آکوستیک نگاشت می‌شود، سپس آکوستیک با جریان نگاشت شده به عنوان ورودی حل می‌شود، در نهایت نتایج پس‌پردازش می‌شوند.
اولین مرحله تنظیم مدل CFD و حل جریان برای دو عدد ماخ است. اجرای این قسمت از مدل می تواند حدود 5 ساعت طول بکشد.
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Fluid Flow>Single-Phase Flow>Turbulent Flow>Turbulent Flow, SST (spf) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت Select Study ، Preset Studies for Selected Physics Interfaces>Stationary with Initialization را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
در پنجره Model Builder ، گره Global Definitions را جمع کنید .
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل helmholtz_resonator_with_flow_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
اولین قدم ساختن هندسه سیستم تشدید کننده هلمهولتز است. برای صرفه جویی در زمان می توانید Sequence را از فایل با مراجعه به فایل helmholtz_renoator_with_flow.mph در پوشه برنامه های نصب COMSOL وارد کنید.
هندسه 1
سیلندر 1 (cyl1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، Dmain/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، Lin+Lout+2*Lpml را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -Lin-Lpml را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (متر) |
لایه 1 | Lpml |
7 | تیک Layers on side را پاک کنید . |
8 | تیک Layers on bottom را انتخاب کنید . |
9 | تیک Layers on top را انتخاب کنید . |
سیلندر 2 (cyl2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، Dneck/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 1.2*Lneck را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، Dmain/2-0.2*Lneck را تایپ کنید . |
6 | قسمت Axis را پیدا کنید . از لیست نوع محور ، x-axis را انتخاب کنید . |
سیلندر 3 (cyl3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، Dreson/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، Lreson را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، Dmain/2+Lneck را تایپ کنید . |
6 | قسمت Axis را پیدا کنید . از لیست نوع محور ، x-axis را انتخاب کنید . |
سیلندر 4 (cyl4)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، Dmain/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، Lsource را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -Lin را تایپ کنید . |
سیلندر 5 (cyl5)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، Dmain/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 0.2 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -0.1 را تایپ کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
پارتیشن دامنه های 1 (pard1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Partition Domains را انتخاب کنید . |
2 | در شی cyl2 ، فقط دامنه 1 را انتخاب کنید.  |
3 | در پنجره تنظیمات برای دامنه های پارتیشن ، بخش دامنه های پارتیشن را پیدا کنید . |
4 | از فهرست پارتیشن با ، Extended faces را انتخاب کنید . |
5 | در شی cyl1 ، فقط مرزهای 12 و 15 را انتخاب کنید. |
ممکن است انتخاب مرزها با استفاده از پنجره Selection List آسانتر باشد . برای باز کردن این پنجره، در نوار ابزار Home روی Windows کلیک کرده و Selection List را انتخاب کنید . (اگر از دسکتاپ کراس پلتفرم استفاده می کنید، ویندوز را در منوی اصلی پیدا می کنید.)
6 | از لیست تحمل تعمیر ، Relative را انتخاب کنید . |
7 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
حذف نهادهای 1 (del1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Delete Entities را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حذف نهادها ، بخش Entities یا Objects to Delete را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | در شی pard1 ، فقط دامنه 1 را انتخاب کنید.  |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
اتحادیه 1 (uni1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Union را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Graphics کلیک کنید و سپس Ctrl+A را فشار دهید تا همه اشیا انتخاب شوند. |
صفحه کار 1 (wp1)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی صفحه  کار کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای صفحه کار ، قسمت تعریف هواپیما را پیدا کنید . |
3 | از لیست Plane ، zx-plane را انتخاب کنید . |
اشیاء پارتیشن 1 (par1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Partition Objects را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی uni1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای اشیاء پارتیشن ، قسمت اشیاء پارتیشن را پیدا کنید . |
4 | از فهرست پارتیشن با ، صفحه کار را انتخاب کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
حذف نهادهای 2 (del2)
1 | روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Delete Entities را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حذف نهادها ، بخش Entities یا Objects to Delete را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | در شی par1 فقط دامنه های 2، 4، 6، 8، 10، 12، 14 و 16 را انتخاب کنید. |
5 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
هندسه را در پنجره Graphics بچرخانید . هندسه باید مانند شکل بالا باشد.
تقارن
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 2، 5، 8، 11، 14، 17، 29 و 34 را انتخاب کنید.  |
5 | در قسمت Label text Symmetry را تایپ کنید . |
دیوارها
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 1، 4، 7، 10، 13، 16، 20-25، 27، 28، 30-32 و 35 را انتخاب کنید.  |
5 | در قسمت Label text، Walls را تایپ کنید . |
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Built-in>Air را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
جریان آشفته، SST (SPF)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Turbulent Flow, SST (spf) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جریان آشفته ، SST ، بخش Physical Model را پیدا کنید . |
3 | از لیست تراکم پذیری ، جریان تراکم پذیر (Ma<0.3) را انتخاب کنید . |
اکنون جریان پس‌زمینه کاملاً قابل فشرده‌سازی است. این باعث می شود که چگالی از نظر مکانی متفاوت باشد. اثرات یک چگالی پس زمینه غیر ثابت در معادلات خطی ناویر-استوکس گنجانده شده است. اهمیت گنجاندن آن به کاربرد خاص بستگی دارد.
تقارن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Symmetry را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تقارن ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Symmetry را انتخاب کنید . |
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Outlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 19 را انتخاب کنید. |
ورودی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Inlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 3 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای ورودی ، بخش Boundary Condition را پیدا کنید . |
4 | از لیست، جریان کاملاً توسعه یافته را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Fully Developed Flow را پیدا کنید . در قسمت متن U av ، Uin را تایپ کنید . |
این شرایط مرزی یک پروفیل جریان آشفته کاملاً توسعه یافته در ورودی را تضمین می کند.
مش مورد استفاده برای شبیه سازی CFD را تولید کنید. در این مدل یک مش تعریف شده توسط کاربر متشکل از عناصر شش وجهی در قسمت اصلی مجرا راه اندازی کردیم. چنین شبکه ای کمترین میزان انتشار عددی را ایجاد می کند. ویسکوزیته آشفته تخمین خوبی از ویسکوزیته گردابی مورد استفاده در مدل آکوستیک به دست می دهد.
مش – CFD
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مش ، Mesh – CFD را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
Quad رایگان 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Free Quad را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 3 و 19 را انتخاب کنید.  |
سایز 1
1 | روی Free Quad 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از فهرست Calibrate for ، Fluid dynamics را انتخاب کنید . |
4 | از لیست از پیش تعریف شده ، Extremely fine را انتخاب کنید . |
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Mesh – CFD روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از فهرست Calibrate for ، Fluid dynamics را انتخاب کنید . |
4 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
5 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . در قسمت متن حداکثر اندازه عنصر ، 0.005 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متنی Minimum size element ، 0.001 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متنی حداکثر نرخ رشد عنصر ، 1.1 را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن Factor Curvature ، 0.4 را تایپ کنید . |
9 | در قسمت متن Resolution of narrow regions ، 1 را تایپ کنید . |
جارو 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Swept کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Swept ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه های 1 و 2 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 8 را تایپ کنید . |
توزیع 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
جارو 2
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Swept کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Swept ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه 3 را انتخاب کنید.  |
توزیع 1
1 | روی Swept 2 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع توزیع ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 50 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن نسبت عنصر ، 4 را تایپ کنید . |
6 | تیک Reverse direction را انتخاب کنید . |
جارو 3
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Swept کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Swept ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه 6 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Swept 3 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 8 را تایپ کنید . |
جارو 4
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Swept کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Swept ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه 5 را انتخاب کنید.  |
توزیع 1
1 | روی Swept 4 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع توزیع ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 50 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن نسبت عنصر ، 4 را تایپ کنید . |
6 | تیک Reverse direction را انتخاب کنید . |
اصلاح گوشه 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  More Attributes کلیک کنید و Corner Refinement را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Corner Refinement ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیوارها را انتخاب کنید . |
چهار وجهی رایگان 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Free Tetrahedral کلیک کنید .
Free Tetrahedral کلیک کنید .سایز 1
1 | روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 26 را انتخاب کنید. |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
6 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
7 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.0015 را تایپ کنید . |
لایه های مرزی 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Boundary Layers کلیک کنید .
Boundary Layers کلیک کنید .ویژگی های لایه مرزی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Boundary Layer Properties کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی های لایه مرزی ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیوارها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت لایه ها را پیدا کنید . در قسمت متنی ضریب تنظیم ضخامت ، 1.4 را تایپ کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مش CFD باید مانند شکل بالا باشد.
مطالعه 1 – CFD
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 1 – CFD را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
مرحله 2: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 1 – CFD روی مرحله 2: ثابت کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، برای گسترش بخش Study Extensions کلیک کنید . |
3 | کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
4 |  روی افزودن کلیک کنید . |
5 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
Ma (شماره جریان ماخ) | 0.05 0.1 |
6 | از لیست Run continuation for ، آخرین پارامتر را انتخاب کنید . |
فعال کردن این گزینه تضمین می کند که راه حل به دست آمده در Ma = 0.05 به عنوان راه حل اولیه برای Ma = 0.1 استفاده می شود، که منجر به همگرایی بهتر حل کننده غیرخطی می شود.
راه حل 1 (sol1)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
پس از تولید دنباله حل کننده، می توانید تنظیمات را بررسی کرده و در صورت لزوم تغییراتی در پیش فرض ها ایجاد کنید.
توجه داشته باشید که حل مدل می تواند 5 ساعت به ازای هر مقدار پارامتر عدد ماخ (بسته به سخت افزار شما) طول بکشد.
2 |  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
Cut Line 3D 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Datasets کلیک راست کرده و Cut Line 3D را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای Cut Line 3D ، بخش Line Data را پیدا کنید . |
4 | در ردیف 1 ، y را روی -0.0001 تنظیم کنید . |
5 | در ردیف 1 ، z را روی -1 تنظیم کنید . |
6 | در ردیف 2 ، x را روی 0 قرار دهید . |
7 | در ردیف 2 ، y را روی -0.0001 تنظیم کنید . |
8 | در ردیف 2 ، z را روی 1 تنظیم کنید . |
CFD: سرعت
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  3D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، CFD: Velocity را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
جلد 1
روی CFD: Velocity کلیک راست کرده و Volume را انتخاب کنید .
شفافیت 1
در پنجره Model Builder ، روی جلد 1 کلیک راست کرده و Transparency را انتخاب کنید .
ساده 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی CFD: Velocity کلیک راست کرده و Streamline را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline ، بخش Streamline Positioning را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن شماره ، 50 را تایپ کنید . |
4 | فقط مرزهای 12 و 26 را انتخاب کنید. |
5 | برای گسترش بخش Inherit Style کلیک کنید . از لیست Plot ، جلد 1 را انتخاب کنید . |
بیان رنگ 1
1 | روی Streamline 1 کلیک راست کرده و Color Expression را انتخاب کنید . |
2 | در نوار ابزار CFD: Velocity ، روی  Plot کلیک کنید . |
طرح باید شکل 2 را بازتولید کند .
CFD: ویسکوزیته آشفته
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، CFD: Turbulent Viscosity را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
سطح 1
1 | روی CFD: Turbulent Viscosity کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، spf.muT را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار CFD: Turbulent Viscosity ، روی  Plot کلیک کنید . |
طرح باید شکل 3 را بازتولید کند .
CFD: ویسکوزیته توربولنت محوری
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، CFD: Turbulent Viscosity Axial را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Cut Line 3D 1 را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
CFD: ویسکوزیته توربولنت محوری
1 | روی CFD: Turbulent Viscosity Axial کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، CFD: Turbulent Viscosity Axial را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، spf.muT را تایپ کنید . |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Expression text، z را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
7 | از لیست Legends ، ارزیابی شده را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متن Legend ، Ma = eval(Ma) را تایپ کنید . |
9 | در نوار ابزار CFD: Turbulent Viscosity Axial ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار ویسکوزیته آشفته را در امتداد محور مرکزی مدل نشان می دهد.
نقشه برداری، مولتیفیزیک و آکوستیک
بخش مهمی از حل مسائل هواآکوستیک، ترسیم صحیح راه حل CFD در حوزه آکوستیک است. این کار با استفاده از ویژگی چندفیزیکی جفت جریان سیال پس زمینه داخلی و مطالعه اختصاصی Mapping انجام می شود .
ابتدا، فیزیک خطی شده ناویر-استوکس، سپس جفت چندفیزیکی را اضافه کنید، یک مش برای مسئله آکوستیک ایجاد کنید، و سپس مطالعه نقشه برداری را محاسبه کنید.
فیزیک را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics باز شود . |
2 | به پنجره Add Physics بروید . |
3 | در درخت، Acoustics>Aeroacoustics>Linearized Navier-Stokes, Frequency Domain (lnsf) را انتخاب کنید . |
4 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه پیدا کنید . در جدول، کادر حل را برای مطالعه 1 – CFD پاک کنید . |
5 | روی Add to Component 1 در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics بسته شود . |
چند فیزیک
کوپلینگ جریان سیال پس زمینه 1 (bffc1)
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Background Fluid Flow Coupling را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اتصال جریان سیال پس زمینه ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Variables to Map را پیدا کنید . تیک Map the turbulent viscosity را انتخاب کنید . |
مش آکوستیک را ایجاد کنید که محلول CFD روی آن نگاشت شده است. مش می تواند نسبتاً درشت باشد. توجه داشته باشید که هرچه مش ریزتر باشد، میرایی کمتری توسط تثبیت ایجاد می شود، این امر برای تثبیت پدیده های فیزیکی زیر مش مانند امواج گردابی وجود دارد. در دیوارها ما لایه مرزی آکوستیک را حل نمی کنیم زیرا در اینجا از شرایط لغزش (و آدیاباتیک) استفاده می شود. یک یا دو عنصر مش لایه مرزی برای تعیین نمایه جریان پس زمینه در نزدیکی دیوار کافی است.
مش – آکوستیک
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی Add Mesh کلیک کنید و Add Mesh را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مش ، Mesh – Acoustics را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
چهار وجهی رایگان 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Free Tetrahedral کلیک کنید .
Free Tetrahedral کلیک کنید .اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . در قسمت متن حداکثر اندازه عنصر ، Dmain/8 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی Minimum size element ، Dmain/15 را تایپ کنید . |
چهار وجهی رایگان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Tetrahedral 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Tetrahedral ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه های 2-5، 7 و 8 را انتخاب کنید. |
یک ویژگی Size را به دهانه تشدید کننده اضافه کنید، زیرا جریان احتمالاً شیب زیادی در آنجا دارد.
سایز 1
1 | روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 26 را انتخاب کنید. |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
6 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
7 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Dmain/15 را تایپ کنید . |
8 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
جارو 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Swept کلیک کنید .
Swept کلیک کنید .توزیع 1
1 | روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 16 را تایپ کنید . |
4 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
لایه های مرزی 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary Layers کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لایه های مرزی ، برای گسترش بخش Transition کلیک کنید . |
3 | کادر بررسی Smooth transition to interior mesh را پاک کنید . |
ویژگی های لایه مرزی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Boundary Layer Properties کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی های لایه مرزی ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیوارها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت لایه ها را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of layers عدد 2 را تایپ کنید . |
5 | از لیست مشخصات ضخامت ، اولین لایه را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن Thickness ، Dmain/40 را تایپ کنید . |
7 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مش آکوستیک باید مانند شکل بالا باشد.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه پیدا کنید . در جدول، کادرهای حل را برای جریان آشفته ، SST (spf) و خطی‌سازی شده Navier-Stokes، دامنه فرکانس (lnsf) پاک کنید . |
4 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت Select Study ، Preset Studies for Selected Multiphysics>Mapping را انتخاب کنید . |
5 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 2
مرحله 1: نقشه برداری
1 | در پنجره تنظیمات نقشه برداری ، بخش Solution to Map را پیدا کنید . |
2 | از لیست مطالعه ، مطالعه 1 – CFD، Stationary را انتخاب کنید . |
3 | از لیست راه حل ، راه حل 1 (sol1) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست مقدار پارامتر (Ma) ، Automatic (همه راه حل ها) را انتخاب کنید . |
برای بررسی اینکه مش مقصد انتخاب شده است، بخش Mesh Selection را باز کنید .
5 | برای گسترش بخش Destination Mesh Selection کلیک کنید . در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 2 – Mapping را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
7 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
دو نمودار ایجاد کنید که محلول اصلی CFD (ارزیابی شده در مش CFD) را با محلول نگاشت شده (ارزیابی شده بر روی مش آکوستیک) مقایسه می کند.
نتایج
مقایسه نقشه برداری: سرعت z
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Mapping Comparison: z velocity را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Mapping Comparison: z velocity کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
4 | فقط Edge 12 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در قسمت Expression text، w را تایپ کنید . |
6 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت Expression text، x را تایپ کنید . |
8 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
9 | از لیست Legends ، ارزیابی شده را انتخاب کنید . |
10 | در قسمت متن Legend ، Ma = eval(Ma) را تایپ کنید . |
نمودار خط 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Mapping Comparison: z velocity کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 2 – نقشه برداری/راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | فقط Edge 12 را انتخاب کنید. |
5 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Background Fluid Flow Coupling 1>Mapped velocity – m/s>bffc1.u_mapz – سرعت نگاشت شده ، z-component را انتخاب کنید . |
6 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت Expression text، x را تایپ کنید . |
8 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Line ، Dashed را انتخاب کنید . |
9 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
10 | از لیست Legends ، ارزیابی شده را انتخاب کنید . |
11 | در قسمت متن Legend ، Ma = eval(Ma) را تایپ کنید . |
12 | در نوار ابزار Mapping Comparison: z velocity ، روی  Plot کلیک کنید . |
طرح باید شکل 4 (سمت چپ) را بازتولید کند.
مقایسه نقشه برداری: ویسکوزیته دینامیکی
1 | روی Mapping Comparison: z velocity کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، روی Mapping Comparison: z velocity 1 کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، مقایسه Mapping Comparison: Dynamic Viscosity را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Line Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، spf.mu_eff را تایپ کنید . |
نمودار خط 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Line Graph 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Background Fluid Flow Coupling 1>bffc1.mu_eff_map – Mapped turbulent viscosity – Pa·s را انتخاب کنید . |
3 | در نوار ابزار Mapping Comparison: Dynamic Viscosity ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار باید شکل 4 (راست) را بازتولید کند.
اکنون مدل آکوستیک را با حل معادلات خطی شده ناویر-استوکس برای پیکربندی میانگین جریان پس زمینه با Ma = 0.05 و Ma = 0.1 تنظیم کنید. مورد بدون جریان (Ma = 0) با استفاده از آکوستیک فشار حل می شود. ابتدا متغیرها را ایجاد کرده و PML ها را تنظیم کنید.
تعاریف
متغیرها: موج صفحه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Definitions کلیک راست کرده و Variables را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، متغیرها: موج هواپیما را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Variables را پیدا کنید .  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل helmholtz_resonator_with_flow_variables.txt دوبار کلیک کنید . |
این متغیرها موج صفحه ای را که در جهت z مثبت حرکت می کند از جمله اثر جریان یکنواخت تعریف می کنند. این موج به عنوان منبع مدل استفاده می شود.
ادغام 1 (در اول)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کرده و Integration را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ادغام ، بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 6 را انتخاب کنید. |
5 | در قسمت متنی نام اپراتور ، عبارت intop_in را تایپ کنید . |
ادغام 2 (intop2)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کرده و Integration را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ادغام ، بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 18 را انتخاب کنید. |
5 | در قسمت متنی نام اپراتور ، عبارت intop_out را تایپ کنید . |
کاملاً منطبق بر لایه 1 (pml1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی لایه  کاملاً منطبق کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 1 و 6 را انتخاب کنید. |
NAVIER-STOKES خطی شده، دامنه فرکانس (LNSF)
مدل خطی ناویر استوکس 1
بخش های ورودی مدل و ویژگی های سیال را بازرسی کنید . توجه داشته باشید که خصوصیات جریان میانگین پس زمینه به طور خودکار انتخاب می شوند.
دیوار 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Wall 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دیوار ، بخش مکانیکی را پیدا کنید . |
3 | از لیست شرایط مکانیکی ، لغزش را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Thermal را پیدا کنید . از لیست شرایط حرارتی ، Adiabatic را انتخاب کنید . |
تقارن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Symmetry را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تقارن ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Symmetry را انتخاب کنید . |
زمینه های صوتی پس زمینه 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Background Acoustic Fields را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات زمینه های صوتی پس زمینه ، بخش زمینه های صوتی پس زمینه را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن p b ، pb را تایپ کنید . |
5 | بردار u b را به عنوان مشخص کنید |
ub | ایکس |
vb | y |
وب | z |
6 | در قسمت متن T b ، Tb را تایپ کنید . |
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه پیدا کنید . در جدول، کادر حل را برای جریان آشفته ، SST (spf) پاک کنید . |
4 | جفت های Multiphysics را در زیربخش مطالعه پیدا کنید . در جدول، کادر حل را برای اتصال جریان سیال پس‌زمینه 1 (bffc1) پاک کنید . |
5 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Frequency Domain را انتخاب کنید . |
6 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
7 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 3
مرحله 1: دامنه فرکانس
1 | در پنجره تنظیمات دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
2 | در قسمت متن فرکانس ها محدوده (50,10,200) را تایپ کنید . |
3 | برای گسترش بخش Values of Dependent Variables کلیک کنید . مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
4 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
5 | از لیست مطالعه ، مطالعه 2 – نقشه برداری، نقشه برداری را انتخاب کنید . |
6 | از لیست مقدار پارامتر (Ma) ، Automatic (همه راه حل ها) را انتخاب کنید . |
در قسمت Mesh Selection بررسی کنید که از مش آکوستیک استفاده شده باشد.
7 | برای گسترش بخش Mesh Selection کلیک کنید . یک جارو کمکی برای حل دو عدد ماخ اضافه کنید. |
8 | برای گسترش بخش Study Extensions کلیک کنید . کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
9 |  روی افزودن کلیک کنید . |
10 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
Ma (شماره جریان ماخ) | 0.05 0.1 |
11 | از لیست Run continuation for ، Manual را انتخاب کنید . |
12 | از لیست پارامتر Continuation ، فرکانس را انتخاب کنید . |
13 | در پنجره Model Builder ، روی Study 3 کلیک کنید . |
14 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
15 | تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
16 | در قسمت نوشتار Label ، Study 3 – Acoustics، Ma = 0.05 و Ma = 0.1 را تایپ کنید . |
راه حل 4 (sol4)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 4 (sol4) را گسترش دهید . |
3 | در پنجره Model Builder ، گره Study 3 – Acoustics، Ma = 0.05 و Ma = 0.1>Solver Configurations>Solution 4 (sol4)>Stationary Solver 1 را گسترش دهید . |
4 | روی Study 3 – Acoustics، Ma = 0.05 و Ma = 0.1>Solver Configurations>Solution 4 (sol4)>Stationary Solver 1>Suggested Iterative Solver (GMRES with Direct Precon.) (lnsf) کلیک راست کرده و Enable را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
اکنون، فشار آکوستیک را برای مدل سازی حالت بدون جریان اضافه کنید (Ma = 0). یک میدان فشار پس‌زمینه نیز در اینجا برای برانگیختن مدل برای ساده‌سازی پس‌پردازش و به‌دست آوردن تنظیماتی مشابه با مدل خطی‌سازی شده ناویر-استوکس، استفاده می‌شود. شرایط پورت معمولاً برای این تنظیم موجبر ترجیح داده می شود.
فیزیک را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics باز شود . |
2 | به پنجره Add Physics بروید . |
3 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه پیدا کنید . در جدول، کادرهای حل را برای مطالعه 1 – CFD ، مطالعه 2 – نقشه برداری و مطالعه 3 – آکوستیک، Ma = 0.05 و Ma = 0.1 پاک کنید . |
4 | در درخت، Acoustics>Pressure Acoustics>Pressure Acoustics، Frequency Domain (acpr) را انتخاب کنید . |
5 | روی Add to Component 1 در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics بسته شود . |
آکوستیک فشار، دامنه فرکانس (ACPR)
آکوستیک منطقه باریک 1
1 | روی Component 1 (comp1)>Pressure Acoustics، Frequency Domain (acpr) کلیک راست کرده و Narrow Region Acoustics را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 7 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات مربوط به آکوستیک منطقه باریک ، بخش خصوصیات کانال را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع کانال ، کانال دایره ای را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن، Dneck/2 را تایپ کنید . |
میدان فشار پس زمینه 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و زمینه فشار پس زمینه را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای میدان فشار پس زمینه ، قسمت زمینه فشار پس زمینه را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن p 0 ، 1 را تایپ کنید . |
5 | از لیست c ، از مواد را انتخاب کنید . |
6 | بردار e k را به صورت مشخص کنید |
0 | ایکس |
0 | y |
1 | z |
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه پیدا کنید . در جدول، کادرهای حل را برای جریان آشفته ، SST (spf) و خطی‌سازی شده Navier-Stokes، دامنه فرکانس (lnsf) پاک کنید . |
4 | جفت های Multiphysics را در زیربخش مطالعه پیدا کنید . در جدول، کادر حل را برای اتصال جریان سیال پس‌زمینه 1 (bffc1) پاک کنید . |
5 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Frequency Domain را انتخاب کنید . |
6 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
7 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 4
مرحله 1: دامنه فرکانس
1 | در پنجره تنظیمات دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
2 | در قسمت متن فرکانس ها محدوده (50,10,200) را تایپ کنید . |
3 | در پنجره Model Builder ، روی Study 4 کلیک کنید . |
4 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
5 | تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
6 | در قسمت نوشتار Label ، Study 4 – Acoustics، Ma = 0 را تایپ کنید . |
7 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
در نهایت، نتایج آکوستیک را تجزیه و تحلیل کنید و افت انتقال TL مدل را محاسبه کنید.
نتایج
آکوستیک: فشار، Ma = 0
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، Acoustics: Pressure، Ma = 0 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 4 – آکوستیک، Ma = 0/Solution 5 (sol5) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (Hz)) ، 150 را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش انتخاب کلیک کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
6 | فقط دامنه های 3-5، 7 و 8 را انتخاب کنید. |
7 | کادر بررسی Apply to data edges را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | روی Acoustics: Pressure، Ma = 0 کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، acpr.p_t را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای جدول رنگ ، Wave>Wave را در درخت انتخاب کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
8 | از لیست مقیاس ، خطی متقارن را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار Acoustics: Pressure، Ma = 0 ، روی  Plot کلیک کنید . |
طرح باید شکل 5 را بازتولید کند .
آکوستیک: فشار، Ma = 0.1
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Acoustics: Pressure، Ma = 0.1 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید. |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، مطالعه 3 – Acoustics، Ma = 0.05 و Ma = 0.1/Solution 4 (sol4) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (Hz)) ، 150 را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Selection را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
6 | فقط دامنه های 3-5، 7 و 8 را انتخاب کنید. |
7 | کادر بررسی Apply to data edges را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | روی Acoustics: Pressure، Ma = 0.1 کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، lnsf.p_t را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای جدول رنگ ، Wave>Wave را در درخت انتخاب کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
8 | از لیست مقیاس ، خطی متقارن را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار Acoustics: Pressure، Ma = 0.1 ، روی  Plot کلیک کنید . |
طرح باید شکل 7 را بازتولید کند .
عدد Flow Mach را برای بازتولید نتایج در شکل 6 تغییر دهید .
آکوستیک: سطح فشار صدا، Ma = 0.05
1 | روی Surface 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، روی Acoustics: Pressure، Ma = 0.1.1 کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Acoustics: Sound Pressure Level، Ma = 0.05 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
4 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مقدار پارامتر (Ma) ، 0.05 را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، lnsf.Lp را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Color Table ، Rainbow>Rainbow را در درخت انتخاب کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
8 | از لیست مقیاس ، خطی را انتخاب کنید . |
9 | برای گسترش بخش کیفیت کلیک کنید . از لیست Resolution ، Finer را انتخاب کنید . |
10 | در نوار ابزار Acoustics: Sound Pressure Level، Ma = 0.05 ، روی  Plot کلیک کنید . |
از دست دادن انتقال
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، فقدان انتقال را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، None را انتخاب کنید . |
4 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
6 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، f (Hz) را تایپ کنید . |
7 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، TL (dB) را تایپ کنید . |
8 | قسمت Axis را پیدا کنید . تیک گزینه Manual axis limits را انتخاب کنید . |
9 | در فیلد متن حداقل y ، 0 را تایپ کنید . |
10 | در قسمت حداکثر متن y ، 40 را تایپ کنید . |
11 | در قسمت متن x حداقل ، 50 را تایپ کنید . |
12 | در قسمت حداکثر متن x ، 200 را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | روی Transmission Loss کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 4 – آکوستیک، Ma = 0/Solution 5 (sol5) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
20*log10(abs(intop_in(1[Pa])/intop_out(acpr.p_t))) | ما = 0 |
5 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . زیربخش نشانگرهای خط را پیدا کنید . از لیست نشانگر ، نقطه را انتخاب کنید . |
جهانی 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Transmission Loss کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، مطالعه 3 – Acoustics، Ma = 0.05 و Ma = 0.1/Solution 4 (sol4) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
20*log10(abs(intop_in(pb)/intop_out(lnsf.p_t))) |
5 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از فهرست داده های منبع محور ، فرکانس را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . زیربخش نشانگرهای خط را پیدا کنید . از لیست نشانگر ، نقطه را انتخاب کنید . |
طرح باید شکل 8 را بازتولید کند .
آخرین کاری که باید انجام دهید این است که PML ها را در مطالعه CFD غیرفعال کنید. این برای اطمینان از این است که اگر مطالعه دوباره حل شود، نتایج صحیح خواهد بود. رابط CFD در دامنه های دارای PML پشتیبانی نمی شود.
مطالعه 1 – CFD
مرحله 1: راه اندازی فاصله دیوار
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 1 – CFD روی مرحله 1: راه‌اندازی فاصله دیوار کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای راه‌اندازی فاصله دیوار ، بخش فیزیک و انتخاب متغیرها را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)>Definitions>Artificial Domains>Perfectly Matched Layer 1 (pml1) را انتخاب کنید . |
5 | کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
مرحله 2: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، روی Step 2: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)>Definitions>Artificial Domains>Perfectly Matched Layer 1 (pml1) را انتخاب کنید . |
5 | کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
