基于Actran的汽车风噪仿真技术及应用案例当汽车行驶速度大于100km/h 时，外部风噪声会传播到车内。目前常用的汽车风噪声研究验证方法为采用CFD与CAA混合的方法,精确描述紊流导致的噪声源： • 后视镜后部形成的尾迹区域； • 侧窗和A柱区域形成的湍流区。
图1-1 汽车风噪声形成过程示意图 本文以FFT（Actran原厂）和volvo合作的汽车风噪声项目为例，介绍两种汽车风噪声计算方法：
瞬态CFD与Actran Aero-Acoustics联合求解本项目中采用Volvo-V70车型，研究工况为140km/h ( Mach = 0.114)。
图2-1基于瞬态CFD与Actran Aero-Acoustics联合求解流程 Volvo在本次项目中采用的CFD模拟软件是Fluent,Actran支持与绝大多数CFD软件的数据连通，如Starccm+，SC/Flow,CFX… 在CFD模拟中，瞬态分析中采用LES湍流模型，采用不可压缩空气模型，Δt=2E-5s，保存数据的物理时间为0.03022s到0.29022s。
图2-2 CFD计算边界条件及输出数据区域
图2-3 声学计算区域及监测点 需要注意的是，当CFD的网格尺度过大，数值耗散较大时，CFD的数据就很难反映出高频的声波信息。网格尺度与截止频率的关系式为：
其中F是声学截止频率，Ƹ是湍动能耗散率，Δ是网格尺度。 当CFD模拟中，声源区域的网格平均尺度为4mm时，可以支持到的声学截止频率约1250Hz，如下图所示。
图2-4 湍动能耗散率及截止频率
图2-5 4mm的CFD网格对应的声学计算结果
图2-6 2mm的CFD网格对应的声学计算结果 小结
基于稳态CFD与Actran SNGR联合求解 SNGR方法的基本原理是：基于RANS计算得到的时均流场的速度、湍流动能分布特性，通过添加随机扰动的方法重新合成含有时间项的流场数据。利用ACTRAN的声类比方法计算声源和噪声传播。 由于RANS为稳态结果，为了保证可以输出频域的噪声结果，需要添加与时间相关的项（下图中的随机函数），从而合成脉动速度。
图3-1 SNGR方法的基本原理 SNGR方法的主要特点： –采用更高效、稳态的CFD数据进行CAA分析 –可快速识别噪声源的位置 –可应用于不同设计/结构之间的相对水平的预测 –中高频段的精确模拟 该项目中采用与上述同款车型、同车速进行模拟。CFD 设置 : –雷诺时均方法（RANS） –K-ε 标准湍流模型 –不可压缩
图3-2 CFD计算域及声学计算域 声学设置内容包括： –声源区域来自CFD计算域，声源区域网格重新生成 –声学吸收区域（Buffer region，对应APML）在各方向均为0.05m厚 –自适应的完美匹配层（APML） –设置4个可以监测Y方向声强的虚拟麦克风 计算时采用的计算机性能：(2x Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2697 v4 @ 2.30GHz 处理器，8核) Number of CFD Cells (MCells)11.82.5 Computational time per Realization4h3055min Memory Consumption117GB36GB
由此可知：采用SNGR方法时，CFD网格只有2.5Milloin，所以计算成本很低，且计算结果非常精确；同时在计算噪声时可以选择更为精确的频率分辨率（可以设置为2Hz）。 SNGR对CFD网格的要求是什么样的呢？是不是也有上文中的截止频率问题。我们用2中尺寸的CFD网格来输出数据，并用SNGR方法计算风噪声。分别在声源区域采用2mm和4mm的网格尺寸（声源区平均的网格大小）。
图3-3. 不同CFD网格示意图
图3-4. 不同CFD网格对应的SNGR声学结果 从上图来看：
两种方法的比较 SNGR方法的基本原理是：基于RANS计算得到的时均流场的速度、湍流动能分布特性，通过添加随机扰动的方法重新合成含有时间项的流场数据。利用ACTRAN的声类比方法计算声源和噪声传播。 下面对比SNGR方法和非定常CFD+AERO-Acoustics方法的区别。 项目中CFD的网格均采用4mm的尺寸，SNGR计算结果（SNGR计算结果需等比例缩放）与非定常CFD+AERO-Acoustics结果进行对比。
图4-1. 两种模拟结果与实验测试结果对比 以上结果可知：
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