声学模态分析模型参考

声学模态分析模型是计算给定几何和 CFD 求解的声频、标准化模态形状及线性增长率的后处理模型。可以使用该模型来模拟型腔的固有频率,或燃烧室的热声学稳定性。

表 1. 声学模态分析模型参考
理论 请参见声学模态分析。
提供方式

在 CFD 求解收敛后选择:

[物理连续体] > 模型 > 可选模型
节点路径示例 连续体 > 物理 1 > 模型 > 声学模态分析
要求
需要收敛的求解,它(至少)使用以下模型:
  • 空间:任何
  • 时间:定常
  • 材料:气体、液体、多组分气体或多相之一
  • 流体:任何
  • 状态方程:下列某个模型:理想气体、实际气体或用户自定义 EOS。(提供声速的任何状态方程模型)。
  • 粘滞态:任何
  • 能量:任何
  • 湍流(如果需要):任何
模拟反应流体时,还包括:
  • 反应期:反应
  • 反应流体模型:任何
属性 关键属性包括:模态数、火焰传递函数。

请参见声学模态分析属性。

激活 模型控制(子节点)
边界输入 请参见边界设置。
求解器 声学模态求解器。请参见声学模态求解器属性。
场函数 标准化声学压力、标准化声学压力 - 模态 [n] 和声学压力相 - 模态 [n]。请参见场函数。
求解视图 声学模态视图。请参见求解视图。
模拟操作 请参见模拟操作。

声学模态分析属性

模态数
Eqn. (4911) 中计算的声学模态数 P ^ - 值 5 表示 5 个最低特征值(声学频率 ω )。
班次频率
用于指定频率(/s 或 Hz),高于该频率时将计算最近的声学模态。
火焰传递函数
使用反应模型时可用,但不能与混合多相结合使用。在 Eqn. (4911) 中指定火焰传递函数 D ( ω ) 。
可用方法为:
零源
声学模态求解器中不考虑火焰或热源。Eqn. (4911) 中将忽略 D ( ω ) 。
N-Tau 模型
反应模型与声学模态分析模型结合使用时可用。
使用 Eqn. (4930) 计算火焰传递函数/放热源。
用户 N-Tau 模型
反应模型与声学模态分析模型结合使用时可用。
使用 Eqn. (4936) 计算火焰传递函数/放热源。如果具有时滞分布和相互作用指数的完整详情,选择该选项。
用户 FTF 模型
反应模型与声学模态分析模型结合使用时可用。
使用 Eqn. (4938) 计算火焰传递函数/热释放源。如果具有火焰传递函数增益和相位与频率的关系,选择此选项可模拟非线性燃烧不稳定性。
二阶梯度
打开时,二阶梯度贡献包含在涉及 Eqn. (4908) 中的 ∇⋅ ( c ¯ 2 ∇ p ^ ) 声学压力梯度的波传播项中。关闭时,二阶梯度将从声波方程中排除。
反射对称
仅在具有周期交界面的模拟中可用。激活后,声学模态求解器假设周期性结构是反射对称的。请参见反射对称。

N-Tau 模型

使用 N-Tau 火焰传递函数 Eqn. (4925) 及指定参数计算非稳态放热源(由于燃烧或外部热源)对声压的影响。

右键单击操作
新建
创建新的 N-Tau 火焰传递函数。可以创建多个火焰传递函数。
模拟树中将显示新节点 N-Tau 模型 > [n-tau 火焰传递函数]。
属性
放热率
激活后,激活放热率分布节点以用于指定用户自定义放热率。
子节点
放热率分布
以 Eqn. (4929) 指定自定义热释放输入 q ˙ ( x ) 。
[n-tau 火焰传递函数]属性
参考位置
燃烧器入口处的参考位置,Eqn. (4925)的 x r e f 。
参考方向
n r e f (位于 Eqn. (4925) 中)。
坐标系
定义指定了 x r e f 和 n r e f 的坐标系。
请参见坐标系。
索引
(只读)
火焰传递函数指数。
相互作用指数
将(位置 x 处的)相互作用指数 n u ( x ) 的火焰响应 n 幅值指定为恒值。在火焰中, n u ( x ) 由 Eqn. (4926) 计算。
时间延迟
τ (位于 Eqn. (4930) 中)。

用户 N-Tau 模型

使用用户 N-Tau 火焰传递函数 Eqn. (4936) 对放热波动对声场的影响建模。

右键单击操作
新建
创建新的 N-Tau 火焰传递函数。可以创建多个火焰传递函数。
模拟树中将显示新节点用户 N-Tau 模型 > [用户 N-Tau 火焰传递函数]。
属性
放热率
激活后,激活放热率分布节点以用于指定用户自定义放热率。
子节点
放热率分布
以 Eqn. (4929) 指定自定义热释放输入 q ˙ ( x ) 。
[用户 N-Tau 火焰传递函数]
属性
参考位置
燃烧器入口处的参考位置,Eqn. (4925)的 x r e f 。
参考方向
n r e f (位于 Eqn. (4925) 中)。
坐标系
定义指定了 x r e f 和 n r e f 的坐标系。
请参见坐标系。
索引
(只读)
火焰传递函数指数。
体积速度
U b u l k (位于 Eqn. (4937) 中)。
子节点
相互作用指数分布
在 Eqn. (4936) 中指定相互作用指数场分布 n u ( x ) 。
时滞分布
在 Eqn. (4936) 中指定随空间变化分布的时间延迟场分布 τ ( x ) 。

用户 FTF 模型

使用用户自定义的火焰传递函数 Eqn. (4938) 对热释放波动对声场的影响建模。此函数通过将多个 n-tau 模型拟合到含增益与频率和相位与频率关系的用户自定义表格输入获得。

右键单击操作
新建
创建新的用户自定义火焰传递函数。可以创建多个火焰传递函数。
模拟树中将显示新节点用户 FTF 模型 > [用户火焰传递函数]。
属性
放热率
激活后,激活放热率分布节点以用于指定用户自定义放热率。
子节点
放热率分布
以 Eqn. (4929) 指定自定义热释放输入 q ˙ ( x ) 。
[用户火焰传递函数]
右键单击操作
拟合用户火焰传递函数
通过将增益表和相表输入拟合到多个 n-tau 模型来填充[拟合的 FTF 表]。
属性
参考位置
燃烧器入口处的参考位置,Eqn. (4925)的 x r e f 。
参考方向
n r e f (位于 Eqn. (4925) 中)。
坐标系
定义指定了 x r e f 和 n r e f 的坐标系。
请参见坐标系。
N-Tau FTF 的数量
用于拟合表格化增益和相位输入数据的 n-tau 模型数。对应于方程Eqn. (4938)中的 k 。
索引
火焰传递函数指数。
子节点
增益表
以表格形式指定火焰传递函数增益与频率的关系(以 Hz 为单位)。
相表
以表格形式指定火焰传递函数相位 (rad) 与频率的关系(以 Hz 为单位)。
增益和相位表必须先添加到工具 > 表节点中。这些表可以是两个单独的表,也可以是一个包含增益和相位与频率关系的单个表(以 Hz 为单位)。频率列必须具有标题输入项 Hz。
拟合的 FTF 表
(通过拟合用户火焰传递函数)将用户火焰传递函数拟合到表格化的增益和相位输入后,可在此处访问增益和相位与频率关系的拟合表。

边界设置

所有边界类型
声阻抗指定
方法 对应的物理值节点
完全反射
(壁面、接触和对称边界的默认值)。
边界根据 Eqn. (4920) 完全反射硬壁处的声学压力。
无
零声压
(除壁面、接触和对称边界外的所有边界类型的默认值)。
边界处的声压为零 - 它完全反射声波,但相位移为 180 度(Eqn. (4921))。
无
指定阻抗
指定反射声波的幅值和相位,与频率无关。
声阻抗
用于使用复合极分布或复合矩形分布来指定 Eqn. (4922) 中的复阻抗 Z 。
二次阻抗分布
将反射声波的幅值和相位指定为频率的二次函数。
声阻抗 Z0
用于使用复合极分布或复合矩形分布来指定 Eqn. (4923) 中的 Z 0 。
声阻抗 Z1
Z 1 (Eqn. (4923) 中,使用复合极分布或复合矩形分布)。
声阻抗 Z2
Z 2 (Eqn. (4923) 中,使用复合极分布或复合矩形分布)。
表格化阻抗
以表格形式指定反射声波的幅值和相位与频率的关系。
声阻抗表
用于指定 Eqn. (4922) 中的复阻抗 Z ,方法是以表格形式指定其实部和虚部与声频率的关系。

声学模态求解器

属性
容差比例因子
按比例缩放特征值求解器默认收敛容差。
迭代比例因子
按比例缩放特征值求解器默认最大迭代次数。
内存不足时停止
激活时,如果内存不足,计算将停止。
特定右键单击操作
求解声学模态
使用指定的参数运行声学模态求解器。求解后,输出窗口中将打印每个声学模态的频率和增长率。

场函数

标准化声学压力
当标量场景表示设为声学模态视图时可用。可以使用求解视图 > 声学模态视图节点编辑使用此场函数的标量场景中显示的声学模态数。
显示整个关联区域的标准化声学压力(声学压力从 0-1 变化)。
请参见求解视图。
标准化声学压力 - 模态 [n]
显示模态 [n] 的标准化声学压力(声学压力 0-1 变化)。
声学压力相 - 模态 [n]
显示模态 [n] 的声学压力的相(相的单位为度,声学压力 0-1 变化)。该值为
φ (位于 Eqn. (4917) 中)。

声学频率表

求解声学模态后,输出窗口将显示声学频率表,同时声学模态分析 > 声学频率表节点可用,其中提供以下功能:
右键单击操作
导出
用于以 .csv 格式导出和保存声学频率表。
制表
在弹出窗口中显示表格数据。
以下示例显示了 6 个模态及其关联的频率和增长率。如果增长率(声学频率的虚部 ω i )为正,则关联模态不稳定,如下例中高亮显示部分:

属性
已提取
(只读)。在提取的表中提供列名称的列表。

求解视图

声学模态视图
表示
(只读)。显示声学模态视图表示。
声学模态
标量场景中当前显示的声学模态数,其中标准化声学压力场函数处于活动状态,并且表示设为声学模态视图(运行声学模态求解器后可用)。
编辑声学模态数,动态编辑关联标量场景中显示的声学模态数。关联的标量场景还显示说明当前显示的声学模态的文本,例如:

完全延伸
仅在具有周期交界面的模拟中可用。激活时,在关联场景中显示完整几何。