声学仿真

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声学仿真基础介绍

声学仿真基础介绍
• 声学方程,声波的能量,声功率和声强; • 声级;
3). 有限元方法及边界元方法介绍 4). Virtual. lab-Acoustic 启动与图形界面介绍 5). Virtual. lab-Acoustic建模基本知识
• 单位制; • 网格要求; • 单元的法线方向.
6). Virtual. Lab 建模分析流程
Source Engine
Microphones Array Muffler
Virtual. Lab中的实现
Lw1
模拟试验中的 ISO3744场点
Lw2
传递损失: TL
TL Lwi Lwt
声衰减: NR
NR 20 log(Pn / P1)
Source
Engine
Lwi
Muffler
P Source
2. 时域2与pr频,t域 c1的2 关2 pt系r2,t: 0
时域
pr,t ~p(r) eit
k 2 2 f c c
2 ~p k 2 ~p 0
频域
求解方程都为运动学方程与结构运动学方程相同,可以将振动与声学方程进行
3. 有限元方法:
耦合求解,从而实现声振耦合的效果。
运动学方程: H i A 2Q p i F
• 映射规则是按照权重进行网格节点进行映射:
网格格式要求:
Virtual. lab-Acoustic建模基本知识
单元法向要求:
有限元网格模型的法线方向总是指向声腔的一面; DBEM的法线必须指向流体存在的一面; IBEM的法线可以指向内也可以指向外,法线方向确定了单元的正方向与负
方向,为了保证计算结果的正确性,有必要让单元法向方向保持一致。
• 在施加边界条件时一定要主要单元的法线方向,与法线方向一致是正值,否则为 负值。

声学仿真结果分析报告

声学仿真结果分析报告

声学仿真结果分析报告声学仿真是通过计算机模拟声波的传播和反射过程,用于预测和分析声学环境中的声压级、声波传播路径和声场特性等参数的一种方法。

声学仿真结果分析报告是对声学仿真结果进行系统性统计和分析的文档,旨在提供给相关技术人员参考。

首先,声学仿真结果应包括声波传播路径和声压级的分布图。

通过对声场中各点的声波传播路径和声压级进行仿真模拟,可以直观地观察到声波的传播规律和声压级的分布情况。

通过分析声波的传播路径和声压级的分布,可以找出噪声源、声源受到的衰减程度,以及可能引起噪声源及其衰减的因素。

同时,还可以据此评估声音的传播效果,为改善声场环境提供依据。

其次,声学仿真结果还应包括声音频谱图的分析。

声音的频谱图可以展示不同频率声波的强度和分布情况,通过对频谱图的分析,可以判断声音的主要频率成分和其他频率成分的强度大小。

根据声波的频谱特性,可以评估声音的质量和特点。

同时,还可以据此判断噪声源的频率特性和可能的干扰因素,为减少噪声源的干扰和优化声音的质量提供依据。

另外,声学仿真结果还应包括声音传播中的反射和折射过程的分析。

声音在传播过程中会发生反射和折射现象,通过对这些现象的仿真模拟和分析,可以评估并预测声音的反射和折射路径和强度。

根据声音的反射和折射情况,可以判断声音的传播路径是否遇到了障碍物,以及声音的传播路径和声音本身的变化。

同时,还可以据此评估声音的传播效果和干扰因素,为优化声学环境提供依据。

最后,声学仿真结果还应包括声学参数的统计分析。

声学参数如声压级、声速和声能等是对声音进行量化和描述的参数,通过对声学参数的统计分析,可以评估声音的能量大小、传播效果和干扰因素。

通过对声学参数的统计分析,可以得出声音的特点和特性,为优化声学环境和改善声音质量提供依据。

综上所述,声学仿真结果分析报告应包括声波传播路径和声压级的分布图、声音频谱图的分析、声音传播中的反射和折射过程的分析,以及声学参数的统计分析等内容,这些分析结果可以为优化声学环境和改善声音质量提供依据。

声学仿真标准

声学仿真标准

声学仿真标准是用于评估和比较声学仿真模型准确性和可靠性的准则。

这些标准包括以下几个方面:
1.准确性:声学仿真模型应能够准确地模拟声音在各种环境条件下的传播和衰
减。

这要求模型能够考虑声波的反射、折射、吸收和散射等物理现象,以及温度、湿度、材料特性等环境因素对声音传播的影响。

2.分辨率:声学仿真模型应具有足够的分辨率,以便能够捕捉到声音传播过程
中的细节和微小变化。

这要求模型能够处理高频率、高精度和大规模的数据集。

3.可扩展性:声学仿真模型应具有可扩展性,以便能够适应不同的应用场景和
需求。

这要求模型能够灵活地调整参数和算法,以适应不同的环境和条件。

4.可靠性:声学仿真模型应具有可靠性,以便能够在实际应用中提供可靠的结
果和预测。

这要求模型经过充分的验证和测试,以确保其准确性和可靠性。

总之,声学仿真标准是评估和比较声学仿真模型的重要准则,包括准确性、分辨率、可扩展性和可靠性等方面。

这些标准有助于确保声学仿真模型在实际应用中提供准确、可靠的结果和预测。

lms virtuallab acoustics 声学

lms virtuallab acoustics 声学

LMS VirtualLab Acoustics 声学是一款强大的声学仿真软件,可以用于分析声波在各种媒介中的传播和反射。

这个软件使用虚拟实验室的原理,将真实的声学实验场景转换成计算机模型,从而进行声学仿真分析。

LMS VirtualLab Acoustics 声学软件支持多种声学分析方法,包括有限元分析、边界元分析、射线追踪和统计能量分析等。

用户可以根据具体需要选择不同的分析方法。

使用LMS VirtualLab Acoustics 声学软件可以进行各种声学分析,比如声场分布分析、反射和传播路径分析、耳蜗模拟、噪音控制等等。

此外,还可以通过软件模拟不同的声
学器件,比如扬声器、麦克风、耳机等等,
进行性能测试和优化。

此外,LMS VirtualLab Acoustics 声学软件还支持声学教学,通过虚拟实验室的方式,
让学生可以在计算机上进行各种声学实验,
比如波动方程的解决、声场分布的观察等等,来深入理解声学原理。

总体来说,LMS VirtualLab Acoustics 声学是一款功能强大的声学仿真软件,可以帮助
用户进行各种声学分析和性能测试,并且可
以用于声学教学和科研工作。

声学多尺度建模与仿真技术

声学多尺度建模与仿真技术

声学多尺度建模与仿真技术声学多尺度建模与仿真技术是一种结合了声学理论和计算机仿真技术的前沿技术手段,旨在通过建立多尺度声学模型,实现对复杂声学问题的精确模拟和分析。

随着计算机性能的不断提升和声学理论的深入研究,声学多尺度建模与仿真技术在航空航天、汽车工程、建筑设计、环境保护等领域得到了广泛应用,并取得了显著的成果。

本文将从声学多尺度建模的概念入手,介绍其在不同领域的应用及发展趋势。

## 1. 声学多尺度建模的概念声学多尺度建模是指利用不同尺度的声学模型相互耦合,形成一个完整的声学系统,从而实现对复杂声学问题的全面描述和分析。

在声学多尺度建模中,通常会涉及宏观尺度、中观尺度和微观尺度三个层次的声学模型。

宏观尺度模型主要用于描述整体声场的分布特征,中观尺度模型则关注局部结构的声学响应,微观尺度模型则研究声波在介质内部的传播规律。

通过将不同尺度的声学模型进行耦合,可以实现对声学问题的多尺度分析,从而更加全面地理解声学现象的本质。

声学多尺度建模技术的提出,为解决复杂声学问题提供了新的思路和方法,也推动了声学理论和计算机仿真技术的发展。

## 2. 声学多尺度建模技术在航空航天领域的应用在航空航天领域,声学多尺度建模技术被广泛应用于飞行器噪声控制、发动机噪声优化、空气动力学声学分析等方面。

通过建立多尺度声学模型,可以准确预测飞行器在起降过程中产生的噪声,为噪声控制和减少对周围环境的影响提供技术支持。

同时,声学多尺度建模技术还可以帮助优化发动机的结构设计,降低发动机运行时产生的噪声和振动,提高飞行器的整体性能。

在空气动力学声学分析方面,声学多尺度建模技术可以帮助研究人员更好地理解飞行器在空气中运动时产生的声学效应,为飞行器设计和改进提供参考依据。

## 3. 声学多尺度建模技术在汽车工程领域的应用在汽车工程领域,声学多尺度建模技术被广泛应用于汽车噪声控制、车辆结构优化、发动机噪声降低等方面。

通过建立多尺度声学模型,可以准确预测汽车在行驶过程中产生的噪声,为汽车噪声控制和改善驾乘体验提供技术支持。

actran的仿真步骤

actran的仿真步骤

actran的仿真步骤Actran是一款广泛应用于声学仿真领域的软件工具。

它通过数值模拟和声学分析,可以帮助工程师和研究人员预测声学系统的性能和行为。

在本文中,我将详细介绍如何使用Actran进行仿真,从准备模型数据到设置模拟参数,再到分析结果。

第一步:模型准备在开始仿真之前,我们需要准备一个详细的模型。

这个模型可以是实际系统的CAD设计文件,也可以是从其他软件导出的几何模型。

Actran支持多种格式的几何文件,包括STL、IGES和STEP等。

一旦准备好几何模型,我们就可以进一步定义模型的材料属性和边界条件。

这些信息对于仿真结果的准确性和可靠性至关重要。

第二步:网格划分在模型准备阶段完成后,我们需要将模型划分为离散的网格。

这些网格将用于数值计算和仿真计算。

Actran提供了多种网格划分算法,例如,等间距网格、自适应网格和非结构网格。

选择合适的网格划分算法是保证仿真结果准确性的关键。

第三步:引入声源和接收器在完成网格划分之后,我们需要在模型中引入声源和接收器。

声源是产生声波的源头,可以是点源、线源或面源。

接收器则是用于测量声场的位置。

在Actran中,我们可以自定义声源和接收器的位置和属性,并且还可以定义多个声源和接收器,以模拟复杂的声学系统。

第四步:设置仿真参数在模型准备阶段完成后,我们需要设置仿真参数。

这些参数包括模拟的频率范围、时间范围、声场中的介质属性等。

通过调整这些参数,我们可以获得所需的模拟精度和计算效率。

此外,Actran还提供了多种高级参数设置,例如,声学辐射模式、声学材料的吸声特性等。

合理设置这些参数可以提高仿真结果的精度和可靠性。

第五步:运行仿真计算设置好仿真参数后,我们可以开始运行仿真计算了。

Actran使用声场分析方法和数值计算方法来求解声学方程。

它通过将声学系统划分为大量的小单元,然后在这些单元之间建立数学方程组,并使用迭代方法逐步求解这些方程组。

这样的迭代过程直到达到预设的收敛准则。

lms virtuallab acoustics 声学

lms virtuallab acoustics 声学

lms virtuallab acoustics 声学简介LMS b Acoustics(简称为b Acoustics)是一种声学仿真软件,它是由LMS公司开发的。

b Acoustics提供了一种强大的工具,用于预测和优化产品在各种声学环境下的性能。

本文将介绍b Acoustics的基本概念、功能和应用。

功能b Acoustics提供了一系列功能,用于分析和优化产品的声学性能。

以下是其中一些主要功能:声学模拟b Acoustics使用有限元方法(FEM)进行声学模拟。

用户可以创建复杂的声学模型,并应用各种边界条件和激励来模拟不同的声学环境。

该软件能够精确地预测声学场的分布、声压级、振动模式等参数。

声学优化b Acoustics提供了优化工具,用于改善产品的声学性能。

用户可以设置优化目标,例如减少噪声、提高声质量等,并利用软件的优化算法自动搜索最佳解决方案。

通过优化,产品的声学性能可以得到显著提升。

声学材料建模b Acoustics包含了广泛的声学材料数据库,用户可以根据其产品的特性选择合适的材料。

此外,软件还提供了材料性能预测工具,用户可以根据材料的物理特性和声学特性进行定制建模。

声学设计评估b Acoustics可以进行声学设计评估,帮助用户优化产品的声学性能。

通过对不同设计方案的模拟和比较,用户可以选择最佳的设计方案,并预测其声学性能。

应用b Acoustics广泛应用于各个领域,以下是一些典型的应用场景:•汽车工业:b Acoustics可以用于汽车噪声和振动控制,以改善车辆的舒适性和安静性。

它可以预测和优化车内外噪声水平,并评估不同材料和设计方案对噪声的影响。

•航空航天工业:b Acoustics可用于航空航天器件和结构的声学设计和优化。

它可以模拟飞机发动机噪声、飞机机身振动等,并优化设计以减少噪声和振动。

•电子产品:b Acoustics可以应用于电子产品的声学设计和优化。

通过模拟和分析,可以改善电子设备的音质和降低噪声水平,提供更好的用户体验。

利用CAD软件进行声学模拟的方法和技巧

利用CAD软件进行声学模拟的方法和技巧

利用CAD软件进行声学模拟的方法和技巧声学模拟是使用CAD软件进行声学分析和设计的过程。

这种方法可以用于模拟和评估声学环境、声学传导、噪声控制和音频信号等多个领域。

下面是几种利用CAD软件进行声学模拟的方法和技巧。

1.建模和几何设计:在进行声学模拟之前,首先需要建立一个准确的三维模型。

通过CAD软件,在计算机上创建物体、空间或建筑结构的精确几何形状。

确保模型的尺寸和比例与实际系统完全匹配,以获得准确的结果。

在建立几何模型时还需注意纹理、材质、曲率和边缘处理等细节,这些因素往往可以影响声学传导和反射的方式。

2.材料和特性定义:不同材料具有不同的声学特性,例如声吸收系数、反射系数和传导系数等。

在CAD软件中,可以为每个模型定义相应的材料和特性参数,以模拟不同材料对声波的响应。

例如,可以为墙壁、地板、天花板等定义特定的声学参数,以获取准确的声学模拟结果。

3.边界条件设定:在进行声学模拟时,需要定义合适的边界条件来模拟声场的特定环境。

例如,可以在CAD软件中指定声源的位置和频率,以及接收器或听众的位置。

此外,还需要考虑边界的类型,例如自由边界、固定边界或周期性边界等。

通过合理定义边界条件,可以模拟不同环境和听觉场景下的声学行为。

4.网格生成和离散化:为了进行声学模拟,需要对几何模型进行离散化处理,将模型划分为有限数量的元素或网格。

通过CAD软件,可以使用网格生成算法将几何模型转化为离散的数据结构。

生成合适的网格分辨率对于准确模拟声学现象至关重要,通常需要在几何复杂度和计算资源之间进行权衡。

5.模拟参数设置:在进行声学模拟之前,需要设置模拟参数,例如计算精度、时间步长和迭代次数等。

这些参数的选择会直接影响模拟结果的准确性和计算效率。

通过CAD软件,可以方便地调整和优化这些参数,以获得满意的模拟结果。

6.结果分析和可视化:声学模拟的结果通常以图形和数字的形式呈现。

CAD软件提供了丰富的可视化和分析工具,可以对声学结果进行查看和分析。

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8.CONCLUSION
穿孔声阻抗的分析模型进行了成功地联合一个线性和非线性求解器进行 求解。 对单个元素的归一化阻抗计算已经证实了先前的结果和两个不同配置的 复杂消声器的仿真被用来验证在有无流场条件下的传递损失。运用了非 线性求解器对有流场条件在流量分布进行求解。 流量分布计算的准确性通过有流模型的结果进行了验证。 通过比较没有穿孔元素的仿真的结果确定了阻抗计算结果的影响。
3.2FLOW DISTRIBUTION
在消声器中的流量分布最有流情况下的模型是需要的,包括通过流和擦 过流。可以用一个简单的点循环类比或者一个更复杂的气体交换仿真。 对流量分布的准确的评估很重要,因为这个穿孔电阻的实部被流动条件 控制。
3.3SEGMENTATION(分割)
为了去模拟作为集中内联元素的穿孔管部分,它需要比声波足够的短。 一个收敛实验显示,将穿孔管的穿孔部分分成三个部分是足够的。由线 性声学模型限制的平面波在这个情况下是500-600Hz。在消声器内部的 穿孔板电阻的计算也用同样的方程。对于穿孔板来说一个简单的穿孔元 素就足够了。
5.CONVERGENCE TEST
对于一个用在带有穿孔部分的消声器的收敛分析,Elnady and bom对不带有流 场的穿孔发生器进行了仿真。两个配置中的最长的穿孔管的尺寸是相似的。由安 装在消声器内部的穿孔管共振器被分割为2,3,4部分,比较结果如下。 可以看出,3个部分的建模 对穿孔反应器来在平面波频率 范围来说是足够的。 对于一个复杂的收敛分析。对 比参考的准确的结果,仿真结 果显示:当增加分割的数量用于 验证模型的收敛,精确度将会 提高。 较短的共振腔的传递损失仿真 由8显示。
1.1NON LINEAR SIMULATION
非线性的仿真是一个时域的仿真用来预测发动机性能和气体的动力性。 用体积和发动机热力计算的初始条件决定着阀管内一维非稳态流。
3.THEORY
穿孔的声阻抗是消声器模型当中最重要的参数。阻抗是一个复杂 的不同几何摩擦参数,包括壁厚穿孔直径等。通过穿孔和擦过孔的流体 的马赫数是个很重要的因素。
两种配置的消声器的非线性模型 如图: 测量点在图中用X表示。
在表1和表2 中显示出两种配置的 非线性模型的质量流的计算与数值 计算。
7.RESULTS
作为最初的声阻抗模型的验证,在图12中显示了,对于在消声器中穿孔 管的归一化电阻和归一化电感的计算结果。
在图13中,在消声器基础配置之上的无流场情况与马赫数为0.15的传递损失对比 的相应的实验 和 在进管有无内插孔对比。
结果显示在150Hz下计算值与实验值相符较好,峰值和槽值有滑移。 两个配置的消声器表现相同。
基于上述讨论的理论,对消声器进行建模。根据收敛实验,穿孔部分建模为3个部分 由刚性壁管分割,如下图:
隔板建模为单一的穿孔元素,在进气管没有穿孔的配置中,建模进行相同的设置 只在进口处移除相应的建模。布局如下
Acoustic Simulation of an Automotive Mufflerwith Perforated Baffles and Pipes
带有穿孔板和穿孔管的车载消声器的声学仿真
ABSTRACT
带有多个腔,多孔挡板和管道穿孔部分组成的复杂的汽车消声器已经利 用线性和非线性在道声学方面进行了仿真。目标就是去预测消声器的声学性能 和由于消声器结构的变化而带来的影响。线性求解器是一个频域编码利用传递 矩阵方法去预测消声器的声学性能。非线性的求解器是一个时域编码,利用有 限体积方法去预测消声器的声学性能与压降。最近一个关于穿孔的声学线性模 型已经被运用。这包括不同配置的消声器在有无流体的情况下。带有流体的穿 孔模型需要正确的流量分布,对于每个穿孔部分来说包括通过流域擦过流 (grazing flow)。擦过流是由不同配置的消声器非线性仿真决定的。相同的 编码可以去确定压降和带有发动机的消声器的效果。对于有无流体的不同消声
非线性求解仍可用在计算压降上,计算结果良好。
消声器模型联合发动机模型的性能参数很重要。 今后的验证工作需要对穿孔部分不同参数(多孔性和几何参数)进行工 作 在本次研究中,穿孔模型已成功的运用在复杂的消声器且在不同情况下 取得准确的传递损失的预测值。
为了去得到传递损失,反转传递矩阵T得到T‘
压力损失根据质量流率对8个配置的实验基于相同的步骤。 进口处没有穿孔的消声器显示出更高的压力损失
4.CALCULATION
被测对象是一个模块化的消声器,尺寸的设置是基于真实的产品。整个 长度为800mm包括进出口管,进口直径45mm,出口直径57mm,有三 个穿孔部分,进口处的穿孔有154个孔长为90mm,孔的直径为5mm, 穿孔率为23.7%。 消声器的模拟使用经典的ladder方法评价模型的质量。穿孔部分被分为 三个部分。传递矩阵结果如下:
4.实验
为了验证结果,对不同配置的消声器进行了实验。
5mm直径 9mm间隔 2阵,传递矩阵在整个频域中进行了计算 运用了两麦克风多载的方法在消声器的每个边。
对于每一个频率和线路配置,过程包括第一个计算(Pi、Vi)从(P0、V0) (P1、P2)(P3、P4)
6.FLOW DISTRIBUTION
对于不同配置的流量分布用非线性求解器去计算。通过创建出简单的非 线性模型,然后提取出穿孔部分的质量流。非线性的消声器模型由用直 管代替穿孔管和穿孔板集成。对于比较两个配置的流量分布用数值方法 解决通过联立基于消声器等效电路的方程组。在这些电路回路中,压降, 体积流,流阻相似与电压降,电流和电阻。假设这不可压缩流体和基尔 霍夫第一第二定律的方程组的建立,体积流或者电流就会被解决。
L直管长度 特性阻抗Zc PaVa和PbVb是进出口的声压和声速。
考虑到消声器的进口边,P1V1和P2V2可以用一下函数表示:
X1代表着麦克风1与消声器 进口段的距离
在这个计算中,压力和声速可以被计算。奇异值矩阵分解过程
S是对角矩阵的奇异值 和[PV]有相同的维数 U、V是单式矩阵。
最终实际传递矩阵由以下表示:
对于每种配置的两种情况,结果显示的与实验值相符合。对比在图5中无流场非线性 模型中的传递结果。带有流体的结果的质量证明非线性求解流量分布的计算是正确的。 当用数值计算流体时,传递损失的结果从不符合实验值的点被忽略。
为了去完成消声器的分析,在不同质量流的压降用非线性求解,这个求 解与流畅分布相同。 事实上,创建的模型可以直接用来发动机的仿真。通过比较两个配置的 计算与实验的压降的结果在图14中表示。
3.1IMPEDANCE MODEL
归一化电阻
归一化电感
这个关于穿孔的新声学模型是由 Elnady & bom提出。这个模型是一个在分割 方法和模拟穿孔元素(基于两个端口网络的一个集总内联元素)的发展。这个提出 的穿孔的归一化阻抗模型包括实部(电阻)和虚部(电感)。
空口交互效果的校正因子
归一化阻抗的新描述
器的配置已经被实验数据证实。不同配置的消声器压降也被实验数据证实。
1.INTRODUCTION
一维软件被用在发动机的仿真。他们可以提供给进气与 排气系统非稳态的气流。声学模拟线性平面波传播代码也使用。本次的 工作目的也是对复杂消声器的延续。工作包括对基于气流影响的消声器 的性能分析,同样也是联合线性个非线性在发动机进排气系统的仿真利 用AV-BOOST。 NON LINEAR SIMULATION 非线性仿真是一个时域的解决方案对预测发动机性能与气体的动力性。 LINEAR SIMULATION 线性仿真是一个频域的分析去确定系统的声学特性。
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