人类对航空声学感知的沉浸式音景

城市空中交通 (UAM) 是一种新兴方法，可满足郊区和城市环境中日益增长的航空运输和运营需求。UAM 实施的目标是为周围人口稠密地区的人员和货物创建安全高效的交通系统。考虑到在后勤、国防和人道主义工作中的潜在应用，新一代飞机的开发正在进行中，以创建针对 UAM 任务优化的系统。新兴的 UAM 飞机由电池供电，大部分是自主的，适用于商业和国防应用。

UAM 安全是运营商以及周围民众最关心的问题。由于与噪音污染增加相关的社区健康风险，声学是城市环境中 UAM 平台的一个重要考虑因素。UAM 噪声暴露可能导致的不良健康状况包括疲劳、心理声学影响和耳鸣。在整个航空界，基于声学的分析和先进的降噪技术被认为对于 UAM 实践的可持续性至关重要。

超越无限

为了激励更多公司开发和部署范围广泛的电动垂直起降 (eVTOL) 技术，美国空军发起了 Agility Prime 计划。该计划旨在利用和加速商用功能，Infinity Labs抓住机会将领先的 Ansys 功能集成到下一代声学分析框架中，以造福 UAM 社区。

根据 Infinity Labs 首席创新官兼声学工作首席研究员 Nicholas Kuprowicz 博士的说法，“我最初的想法类似于谷歌地图，你可以使用谷歌街景跳转到地图并在三个维度上环顾四周. 我想要飞机声学的类似功能，您可以沉浸在虚拟/模拟环境中，随时随地听到附近飞机飞行的声音。”

Infinity Labs 成功展示了高保真建模和仿真功能，使人类能够在虚拟空域环境中感知飞机声学。该团队利用Ansys Fluent和Ansys Sound等商用工具来建立能力，并验证和验证基于 eVTOL 机身和旋翼声学的方法。Infinity Labs 已通过此功能直接支持政府研究和行业硬件开发，并且他们正在将其应用扩展到更广泛的飞机类型和操作环境。该公司预计商业和国防应用将显着增长，在这些应用中，人类对声学的感知是飞机航线规划的主要驱动力。

相信过程

基本过程在概念上很简单：来自飞机运行计算流体动力学 (CFD) 模拟的压力流场数据被输入到可听化方法中，该方法将压力数据转换为观察者位置处可感知的声音。

Infinity Labs 通过两个不同的应用程序建立了流程，旨在验证和验证该功能。第一个应用涉及一个概念性的 eVTOL 机身和旋翼设计，在城市环境中模拟飞行操作。在这种情况下，他们使用了俄亥俄州超级计算机中心的计算资源，并使用声音对 Fluent 和 Star-CCM+ 的模拟进行了比较和听觉化。

第二个应用涉及专有转子设计和测试硬件，并在消声室中进行物理实验。在第二种情况下，Ansys Cloud的计算资源直接与 Fluent 结合使用，并将仿真流场特性与高分辨率实验流场数据进行比较。此外，还将 Sound 的模拟结果与多个接收器位置的测量声谱进行了比较。  

耳鸣结果

CFD 模拟准确地捕获了主要的流场物理，并且可听化将压力数据真实地转换为可听见的声音。

“结果是惊人的。我真的对音频的质量和清晰度感到惊讶，尤其是对于虚拟飞机设计。听起来很真实，我记得一遍又一遍地播放那些最初的音频结果——好像连续播放了 10 次。这个过程非常好，”Kuprowicz 博士说。

文章来源：ansys博客