流体音響解析の課題とアプローチ方法

CAEのあるものづくり Vol.23｜公開日：2015年11月

目次

はじめに：流体音響とは？

流体音とは、機械的な振動に起因せず、流体力学的な要因で発生する音のことを指します。

流体音響解析は、例えば以下のような場合に適しています。

• 流体の運動が起因して生じている音について、音源分布の特性（強度・位相の分布）を把握したい。
• 音波の伝搬の様子を可視化したい。
• 静音化対策を立案したい。

流体音響解析の課題とアプローチ方法

流体音を計算するためには、非定常かつ細かな渦を考慮する必要があり、タイムステップやメッシュは非常に細かくなります。一方で伝搬する音波を追跡するためには、広範囲な空間を扱うほか、反射や回折などの現象も考慮する必要があります。そのため解析規模の問題から、1つのツールで流体音計算を行うことは現実的ではありません。

そこで流体音を計算するためには、一般的に、流体の流れを計算し、この結果から音源を抽出して、音波の伝播を解析するアプローチが用いられます。

ここでは、流体解析ツール「Ansys ^® CFD ^™ 」で音源情報を算出し、音響解析ツール「WAON」を用いて音波の伝播を計算する例をご紹介します（図1）。

図1　流体音響解析の課題とWAONによるアプローチ

解析フロー

実際の解析フローを図2に示します。また、解析に用いた製品を簡単に説明します。

図2　流体音響解析のフロー

WAON

サイバネットで開発および販売する音響解析ソフトウェアです。境界要素法に高速多重極展開アルゴリズム（FMA）を適用したFMBEMソルバーを採用しており、小規模・大規模計算のいずれにも適しています。さらにAnsysWorkbench環境上で動作することも可能です。 https://www.cybernet.co.jp/waon/

Ansys CFD （Fluent/CFX）

実績豊富な流体解析ソフトウェア。乱流、熱伝導、反応、燃焼、流体音響、回転機械、混相流といった多種多様な物理現象をモデル化できます。他のAnsys製品と組み合わせることで...