普信®声学院：通过ProLB准确预测起落架噪声来开展飞机静音设计。

降低飞机噪音一直并将继续是航空业的主要动力。越来越严格的噪音法规旨在限制飞机产生的噪音水平，以及乘客和机场附近居民所感知的噪音水平。欧盟的ACARE（欧洲航空研究咨询委员会）的目标是到2050年将飞机的噪音排放量与2000年典型新飞机的能力相比降低65％。

本案例研究描述了主要航空制造商如何使用ProLB来准确预测和分析远场起落架噪声。

就噪声对机场周围居民区的影响而言，起飞和降落是飞行最关键的阶段。尽管起飞时的噪声排放主要由发动机控制，但在着陆过程中，所有其他噪声源的贡献是均匀平衡的。对于进近阶段的典型远程飞机而言，大约54％的噪声来自机身。在这54％中，有76％来自起落架（见图2和图3）。

起落架在进近条件下约占远程飞机总噪声排放的40％。因此，可以理解的是，飞机制造商和供应商正在投入大量精力来降低起落架噪声。除了风洞实验之外，计算航空声学还提供了一条有希望的途径，可以更好地理解声音生成机制并加快飞机的静音设计过程。

分析目的

本案例研究描述了主要航空制造商如何使用ProLB来准确预测和分析远场起落架噪声。

LAGOON项目数据库

这项研究基于LAGOON测试案例。由空中客车公司支持的LAGOON（用于CAA验证的Landing-Gear Noise数据库）项目在三个简化的起落架配置中为多个操作点提供了准确的实验数据库（请参见图4）。下文提出的研究仅限于模拟在LAGOON 1构造上的流动。

图4. LAGOON数据库的几何配置

仿真流程

案例设置是使用LBPre创建的，目的是对结果进行空气动力学和气动噪音分析，然后使用HPC群集上的LBSolver运行模拟。流体量根据用户定义的网格细化区域离散化。借助并行和自动八叉树网格划分器，生成体积网格所需的时间大大减少。湍流建模基于大涡模拟方法，它与压力梯度敏感的壁律结合，该壁律还集成了对粘性子层的校正。

空气动力学后处理由Ensight完成，而远场空气声传播则使用内部Ffowcs-Williams和Hawkings求解器进行。

空气动力学结果

将计算出的起落架的尾流与使用PIV获得的实验结果进行比较（图5和图6）。

ProLB预测的尾流宽度和强度与参考PIV测量值非常吻合。同样，在轮外边缘处的剪切层的厚度产生了一个接近PIV的图案，与测量的等值线轮廓相似。

气动声学结果

空气声学结果进行了定性和定量分析。通过查看壁面压力波动，可以深入了解起落架表面产生的噪音产生机理（请参见下面的视频）。

壁压波动可让您深入了解起落架表面产生的噪音。

图7–8号flyover麦克风处的远场PSD

结论

ProLB已成功通过验证，可以预测起落架发出的噪音，很好的支持起落架设计工作。

关于ProLB

ProLB是基于Lattice-Boltzmann格子玻尔兹曼方法的创新计算流体动力学（CFD）软件解决方案。其成功验证的求解器称为LBsolver，它以极富竞争力的解析效率对高度复杂流进行瞬态仿真。ProLB精确的空气动力学和气动噪声建模使工程师能够再设计早期做出正确决策，从而优化并缩短产品开发周期。