一、概述

流体的湍流脉动，在对固体壁面边界发生压力作用时，会持续产生纵向回波，并向周围扩散开去，这些回波就是流致噪声的主要声源。而这些固体壁面声源，其在单位时间、单位面积内向周围空间所发射声音纵波的总能量，我们称之为该壁面的表面声功率W(s)。为了方便把绝对表面声功率W(s)和人耳的听觉感受联系起来, 我们用表面声功率级Lw(s)来评价表面声功率的大小级别，单位dB（分贝），其计算公式为Lw(s)=10.0*lg(W(s)/W0(s))，其中W0(s)为基准声功率，通常取为1.0e-12 W/m2。

对于环境空气中的特定某个接收点，前面提到的所有这些声音纵波在经过流动介质、壁面、环境空气这些材料的透射和折射后汇聚到该点并效应叠加后，可得到该点的声压P。而为了方便把绝对声压P和我们人耳的声强感受联系起来评价，我们一般采用声压级Lp来评价声音的强弱，单位dB（分贝），其计算公式为Lp = 20.0*lg（P/ P0），其中，P0为参考声压，是指人耳刚能察觉到的声音强度，一般取2.0e-5 Pa。

以下就以我司一个气动噪声的简单案例，来说明上面这些声学性能模拟所得的结果情况

二、气动噪声模拟案例

  本案例是一个平直方管流动中包含障碍物绕流的气体湍流流动。气体从左侧进入，在前半段遇到一根横穿侧壁面、斜45度布置的小方管，入口总流量恒定控制在横截面的轴向（x向）平均流速为5.0 m/s。下图为几何模型+流速时间平均值分布图：

时均流速分布

从下面的小方管表面声功率级分布可见，障碍物绕流导致的两处全局最强声源区域，位于小方管两个迎风面的最外缘侧，也就是绕流边界层分离的发生点，大小约49 dB；而小方管两个背风面的表面声功率明显小于迎风面，而且内缘侧大于外缘侧。

而从下面的外壁面表面声功率级分布可见，两个侧壁面在小方管绕流后尾流区域，表面声功率较高，大小级数和小方管两个背风面的内缘点值接近，局部最大点级数值约37 dB。

小方管-表面声功率级

外壁面-表面声功率级

收声点位置示意

如上图所示，本案例在斜方管的正上方、主管道宽度中间位置设置声音接收点，距离管顶距离半个管高度。然后，我司以极小的时间间隔对流场作瞬态模拟约0.1s时间，得到如下图的收声点-声压动态变化图，包含了各壁面声源构成的主要影响。可见，声压的脉动频次是很密集的，该段时间内的变化范围在（负压）0.06～0.2 Pa之间。

按照概述里面的方法把这段绝对声压转换成声压级后，再通过傅里叶变换，我们就得到了后图的收声点-声压级频谱图；可见，较大声压段30～70 dB频率范围很窄，主要来源于极低频的贡献（绕流涡脱落的长周期脉动）；而低声压段频率范围很宽，整个1000～5000 Hz频段声压级基本都集中在10～30 dB范围内。

收声点-声压动态变化

收声点-声压级频谱图