网状物对流体流动的声学影响制造技术

本说明书描述了一个或多个处理设备以及一个或多个硬件存储设备，该一个或多个硬件存储设备存储一些指令，所述指令在由一个或多个处理设备执行时，可操作来使该一个或多个处理设备执行一些操作，所述操作包括将多孔材料建模为在其中流体流动和声波传播通过多孔材料并经历压力和声损耗的仿真空间中的二维界面。这些操作还包括在仿真空间中仿真流体流动和声波传播，流体的活动被仿真成仿真单元在该仿真空间内跨越界面的移动，其中该单元跨越界面的移动的仿真由模型控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】网状物对流体流动的声学影响相关申请的交叉引用本申请要求于2017年10月10日提交的美国申请序列号15/729,216的权益。该在先申请的公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分，并且通过引用被并入本申请的公开内容中。
本说明书涉及诸如流体流动和声波传播的物理过程的计算机仿真。
技术介绍
已经通过借助于对表示宏观物理量(例如密度、温度、流速)的变量而在许多离散空间位置中的每一个上执行高精度浮点算术运算，产生Navier-Stokes微分方程的离散解来仿真高雷诺数流。另一种方法用通常称为格子气(或细胞)自动机的方法替代微分方程，其中通过求解Navier-Stokes方程提供的宏观级仿真被微观级模型替代，而该微观级模型对在格子上的位点之间移动的粒子执行操作。
技术实现思路
在一种实施方式中，本书明书描述了一个或多个处理设备以及一个或多个硬件存储设备，该一个或多个硬件存储设备存储一些指令，所述指令在由一个或多个处理设备执行时，可操作来使该一个或多个处理设备执行一些操作，所述操作包括在仿真空间中将多孔材料建模为在其中流体流动和声波传播通过多孔材料并经历压力和声损耗的二维界面。这些操作还包括在仿真空间中仿真流体流动和声波传播，流体的活动被仿真成仿真单元在该仿真空间内跨越界面的移动，其中该单元跨越界面的移动的仿真由模型控制。一台或多台计算机构成的系统可以配置为通过在系统上安装软件、固件、硬件或它们的组合来执行特定的操作或动作，而所述软件、固件、硬件或它们的组合在操作中导致系统执行这些动作。一个或多个计算机程序可以被配置为通过包括指令来执行特定的操作或动作，所述指令在由数据处理设备执行时使该设备执行动作。本公开的实施方式可以单独地或组合地包括以下操作中的一个或多个。所述操作可以进一步识别由于界面而导致的在仿真空间内的流体流动以及声波传播的变化。可以基于多孔材料的几何和仿真特性来确定产生跨越界面的流体流动的度量。仿真声波传播可以包括计算从界面的第一侧到界面的第二侧的压力变化。该操作可以包括基于仿真来确定多孔材料的声阻尼特性。仿真流体流动和声波传播可以包括独立于界面的第二侧来仿真界面的第一侧。仿真声波传播可包括基于跨越界面的流体流动的度量允许无限制的流体流动通过界面的一个方向，同时限制在另一个方向上的流体流动。多孔材料可以是网状物。本文所描述的系统的一些优点包括简化了复杂界面的处理、精确满足了守恒定律以及在界面上轻松实现了指定的流体边界条件。附图说明图1和2图示了两个LBM模型的速度分量。图3是物理过程仿真系统所遵循的程序的流程图。图4是微块的透视图。图5A和5B是图3的系统所使用的格子结构的图示。图6和7图示了可变分辨率技术。图8图示了受表面的面元影响的区域。图9图示了粒子从体元到表面的移动。图10图示了粒子从表面到表面的移动。图11是用于执行表面动态(dynamics)的程序的流程图。图12图示了不同尺寸的体元之间的界面。图13是用于在可变分辨率条件下仿真与面元的交互的程序的流程图。图14是网状物的图示。图15是描述网状物的界面的示意图。在各个附图中，相同的附图标记和指示符指示相同的要素。具体实施方式气流可能会引起在环境中产生噪音。由气流引起的噪声的一种极端情况是机身噪声。机身噪声可能会由与固体交互而引起湍流的空气流而产生，例如空气与起落架和升力表面(例如开缝襟翼、襟翼侧边缘、板条侧边缘和空腔、平面和板条轨道、板条轨道切口、扰流板和起落架尾翼/襟翼相互作用)交互。机身噪声已被描述为飞机产生的噪声量的下限。也就是说，机身噪声可以限定飞机将产生的最小噪声量。已经采用了不同的方法来尝试降低机身噪声，例如，已经在风洞实验中测试了流线型整流罩。整流罩可以设计成使区域周围的所有气流重新定向，也可以是部分透明的(例如用网状物或弹性布制成)。可以使用各种材料(包括金属、木材、塑料或纸板)穿孔或开槽式片材或面板来减少或消除由气流引起的噪音。这些片材或面板可用作声学措施，来吸收声音并减少噪音的产生。它们可以具有各种厚度和形状。它们可以成型或不成型，并且可以弯曲以适合安装在弯曲表面上。可以确定横跨流体流动区域应用穿孔面板的效果，而无需完全解决通过孔眼的实际流体流动。通过模型可以实现流过孔并产生流体动力压降和声阻尼的相同局部效应。A.对声音吸收进行建模的体积方法多孔材料的声音吸收即声阻、声阻抗等是声音工程中的重要课题。在微观尺度上，由于材料的拓扑复杂性，而难以表征声音在多孔介质中的传播。在宏观尺度上，可以将具有高孔隙率的多孔材料视为已经相对于空气改良了属性的流体区域。声音在这种介质中的传播可以用材料的两种固有的、随频率变化的体积属性形式来表示：特性阻抗和复声波数。这些属性可以用不同的方式建模。例如，在某些假设下，用于吸收材料中声音传播的给定体积模型可以在两种不同介质之间的界面处以局部反应的、依赖于频率的复合阻抗的形式出现。这样的阻抗模型可以用在诸如边界元方法(BEM)、有限元方法(FEM)和统计能量分析(SEA)方法的方法中，并且可以被实现为频域中的边界条件。对于涉及流动诱导的噪声的问题，合适的计算流体动力学(CFD)和/或计算气动声学(CAA)数值方法是非线性的，并且通常是时间显式的。对于时间显式的解决方案，时域表面阻抗边界条件可能允许对由于多孔材料引起的声音吸收进行建模。然而，即使可以导出时域表面阻抗方程，稳定性和鲁棒性也可能是需要克服的难题。在下面更详细描述的另一种方法包括将吸收材料建模为体积流体区域，使得声波穿过材料传播并经由动量吸收器消散。这类似于通过将动量吸收器与满足达西定律的材料流阻相关联而实现的对通过多孔介质的流动进行宏观建模的方法。对于声音吸收建模，存在一个问题，即如何确定动量吸收器以实现所需的吸收行为。如果通过与流阻相同的物理机制来控制(或至少控制)声音吸收，则用于实现特定多孔材料的正确流阻的相同动量吸收器行为也应实现该材料的正确声音吸收。该方法可适用于任何被动且均质的多孔材料。而且，由于以满足被动、因果和实际条件的方式实现了阻抗，因此该方法消除了数值稳定性问题。该体积建模方法可以与基于格子波尔兹曼方法(LBM)的时间显式CFD/CAA求解方法(例如可从马萨诸塞州伯灵顿的Exa公司获得的PowerFLOW系统)结合使用。与基于离散化宏观连续方程的方法不同，LBM从“介观”波尔兹曼动力学方程出发来预测宏观流体动力学特性。所得到的可压缩不稳定求解方法可用于预测各种复杂的流动物理学(例如气动声学和纯声学)问题。多孔介质模型用于表示在模拟流动(例如通过HVAC系统、车辆发动机舱和其他应用)时遇到的各种组件(例如空气过滤器、散热器、热交换器、蒸发器和其他组件)的流阻。下面提供了基于LBM的仿真系统的一般性讨论，然后是用于声音吸收和其他现象的体积建模方法以及可用于支持这种体积建模方法的多孔介质界面模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定通过多孔材料的流体流动和声波传播的系统，该系统包括：/n处理器和存储器，所述处理器和存储器被配置为执行以下操作：/n将多孔材料建模为仿真空间中的二维界面，在该二维界面中流体流动和声波传播通过多孔材料并经历压力和声损耗；并且/n在仿真空间中仿真流体流动和声波传播，流体的活动被仿真从而仿真单元在仿真空间内跨越界面的移动，其中该单元跨越界面的移动的仿真由模型控制。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171010 US 15/729,2161.一种用于确定通过多孔材料的流体流动和声波传播的系统，该系统包括：
处理器和存储器，所述处理器和存储器被配置为执行以下操作：
将多孔材料建模为仿真空间中的二维界面，在该二维界面中流体流动和声波传播通过多孔材料并经历压力和声损耗；并且
在仿真空间中仿真流体流动和声波传播，流体的活动被仿真从而仿真单元在仿真空间内跨越界面的移动，其中该单元跨越界面的移动的仿真由模型控制。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述操作还包括：识别由于界面而导致的在仿真空间内的流体流动以及声波传播的变化。


3.根据权利要求1所述的系统，其中基于多孔材料的几何和仿真特性来确定产生跨越界面的流体流动的度量。


4.根据权利要求1所述的系统，其中仿真声波传播包括：计算从界面的第一侧到界面的第二侧的压力变化。


5.根据权利要求1所述的系统，还包括基于仿真来确定多孔材料的声阻尼特性。


6.根据权利要求1所述的系统，其中仿真流体流动和声波传播包括独立于界面的第二侧而仿真界面的第一侧。


7.根据权利要求1所述的系统，其中仿真声波传播包括：基于跨越界面的流体流动的度量允许无限制的流体流动通过界面的一个方向，同时限制在另一个方向上的流体流动。


8.根据权利要求1所述的系统，其中多孔材料是网状物。


9.一种用于确定通过多孔材料的流体流动和声音的计算机实现方法，该方法包括：
在仿真空间中将多孔材料建模为二维界面，在该二维界面中流体流动和声波传播通过多孔材料并经历压力和声损耗；
在仿真空间中仿真流体流动和声波传播，流体的活动被仿真从而仿真单元在仿真空间内跨越界面的移动，其中单元跨越界面的移动的仿真由模型控制。


10.根据权利要求9所述的计算机实现方法，其中所述操作还包括：识别由于界面而导致的在仿真空间内的流体流动以及声波传播的变化。


11.根据权利要求9所述的计算机实现方法，其中基于多孔材料的几何和仿真特性来确定产生跨越界面的流体流动的度量。


12.根据权利要求9所述的计算机实现方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·曼恩，孙成海，陈沪东，张绕阳，F·L·佩罗，
申请(专利权)人：达索系统西姆利亚公司，
类型：发明
国别省市：美国;US