气动噪声预测采用混合计算方法，将7.2节中流场数值求解获得的时域脉动压力数据导入声学软件进行气动噪声的数值模拟与分析。

LMS Virtual.Lab软件Acoustic模块广泛用于预测和改进各种系统的声音和噪声品质。A-coustic模块包括声学有限元方法（FEM）与声学边界元方法（BEM）等求解环境、各自对应的时域求解器与频域求解器以及直接求解方法与间接求解方法。Acoustic模块采用直接模型和嵌入的求解器技术，工程师能够更快地获得结果，并保证其精度。Acoustic模块的声学边界元法（BEM）可以有效地将复杂的三维几何模型简化为二维图形。只有结构系统振动或散射声场的表面区域需要进行建模。边界元模型的尺寸通常只限于几千个单元，同复杂完整的有限元三维模型相比，模型更小且易于创建、检验以及处理。这些简化模型可以在更短的时间内得出结果，使用户快速地了解其设计的声学品质。

本节采用LMS Virtual.Lab软件Acoustic模块的声学边界元频域直接求解方法对叶片式抛送装置的气动噪声进行分析。

1.声学边界元2D网格的划分

在CAE领域中，HyperMesh以其强大的有限元网格划分前处理功能而独树一帜，由于具有高度交互和可视化的工作环境，相较其他前处理软件而言更易学，特别是该软件具备丰富的输入输出接口，可以优质高效地导入导出模型和网格。尤其在几何模型处理和有限元网格质量控制上，HyperMesh表现优秀，可以极大地提高工作效率。故采用HyperMesh对声学边界元网格进行划分，以快速得到高质量的2D网格。

（1）声学边界元网格要求 声学数值仿真中常用的网格包括声学有限元网格和声学边界元网格。声学有限元网格是将声学求解空间离散为3D体网格，而声学边界元网格则是将声学求解空间边界离散为2D面网格。无论是声学有限元网格还是声学边界元网格，其尺寸均会影响求解精度，而且与计算频率有对应关系。网格尺寸太小，虽然可以求解较宽的频带范围，但是会增大计算量，而且也不利于计算精度的提高；网格尺寸太大，不仅求解的频带较窄，而且会产生较大的误差。对于声学网格来讲，局部网格的细化并不能提高计算精度，因为声学计算的精度是由多数单元控制的。

因此，通常假定在最小波长内有6个单元，即最大单元的边长要小于求解的最短波长的1/6，或者说是小于最高计算频率处波长的1/6。

式中 L——单元长度（m）；

c——声音在介质中的传播速度（m/s）；

f_max——最高计算频率（1/s）。

（2）几何清理 几何清理旨在对导入的模型进行修改、修复及简化。划分声学边界网格时，由于导入的是流道模型，所以需要对模型进行一定的修改，并进行一定的修复和简化。首先，删除实体、叶轮表面及进/出口延长面，只保留外壳曲面；然后，删除曲面上多余的分块线，使曲面更加完整；最后，检查整个外壳曲面。

（3）2D网格划分、网格质量检查及输出 在进行声学有限元或者声学边界元计算时，采用六面体/四边形网格与采用四面体/三角形网格所得到的计算结果基本没有差别。四面体/三角形网格更容易得到高质量的网格，而且采用四面体/三角形划分网格耗费的时间相对较少；六面体/四边形网格划分得到的网格虽然在相同尺寸下会极大地减少网格的数量，但是会耗费大量的网格划分时间，而且对于复杂结构的适应性较弱。Hyper Mesh提供了多种面网格划分的控制方法，例如automesh、ruled、spin等，可以快速获得质量较好的网格。(www.daowen.com)

本文直接采用automesh功能进行自动划分，之后再对网格进行修正和提高。网格划分时，划分尺寸为10mm、网格类型选为混合网格（三边形+四边形），且网格划分得到的网格最大尺寸为15mm，最小尺寸为6mm。声学网格划分结果如图7.22所示。

2.CFD输出数据处理

首先对7.2.3节空载以及7.2.4节负载输出的时域脉动压力数据进行初步处理，以方便后续数值求解。然后在Virtual.Lab软件Acoustic模块的声学边界元（Acoustic Harmonic BEM）环境中将Fluent中瞬态流场计算导出的CGNS文件导入。将导入的叶轮时域压力数据以最大求解频率1000Hz为划分条件对叶轮网格进行分块，使得每一块相当于一个“紧致”的声源。最后将其单独保存为一个文件，后面进行声学分析的时候再行导入。

3.声学网格导入及声学边界条件设定

在上述对时域脉动压力数据进行初步处理的基础上，重新开启声学求解软件进行声学边界条件设定及求解。

1）在Virtual.Lab软件Acoustic模块的声学边界元环境中导入前面建立的声学边界元网格。导入网格时需要注意网格尺寸的匹配，在HyperMesh中建立的声学边界元网格长度单位为毫米，此处应当与之一致。

图7.22 声学网格划分结果

2）将前面保存的CFD分析文件导入，并将其定义为等效于旋转偶极子的扇声源，启用考虑宽频噪声的求解器，定义转速为1500r/min，并进行采用汉宁窗的傅里叶快速变换。

3）定义气动噪声的场点网格为ISO标准六面体场点，细化等级为15。为了与试验测量点的实测值进行比较，数值仿真时在进口处和出口处各增加两个相互垂直的平面场点，并且保证进口处相互垂直的两平面场点的外侧交点对应试验测点R-1，坐标值为R-1（1.083，0，-0.155）；出口处相互垂直的两平面场点的外侧交点对应试验测点R-2，坐标值为R-2（0，1.826，0.928）。

4）定义计算范围及计算环境。定义计算范围为叶轮通过频率及其前40阶谐频，并开启并行计算。

通过上述流程，将从Fluent中导出的数据转化为频域的扇声源数据，并采用声学边界元方法对其进行声学计算，得到场点网格上的声学数据。