声学常用数值方法和软件介绍

杂结构在外载荷作用下的响应 可以成功预测耦合结构元件和声学容积的噪 声和振级, 也能很好地解决声场与结构间的耦 合问题 对于受高频、宽频带随机激励的复杂结构动 力响应及其噪声辐射问题, 用统计能量法更为 有效
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使用SEA的常用声学软件: ESI.AUTOSEA ESI.VA ONE Cambridge Collaborative SEAM
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边界元方法
边界元模型是一种将区域型问题转化为边界型
问题的方法 边界元一般先将区域表面分割为多个单元, 然 后求出各个单元的声压值和声压的法向导数值 根据求解区域的不同, 边界元模型分为直接边 界元(DBEA )、间接边界元( IBEA ) 和瑞利法 三种
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直接边界元法只适用于求解具有封闭曲面的
内部和外部问题, 方程中的未知函数就是所求物理量在边界上 的值
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间接边界元法具有广泛的适用范围,
可用于开 口、闭口或相交的表面, 对于封闭的表面, 该 方法可同时解决内部和外部的问题 瑞利法是利用无限大障板上的活塞声辐射模 型, 该模型的物理意义最为直观, 它先将辐射 体表面离散, 每个单元被看成声辐射活塞, 设 法得到每个单元的振动速度, 并求出此活塞在 声场中任意一点产生的声压, 最后求出各个单 元的在这一点的声压总和
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声线和声锥模型
声线法是基于几何声学的方法
, 当声波的频 率较高, 即声波的波长小于房间中的反射面时, 可以用几何光学中反射面的概念把声的传播 看成是沿声线传播的声能, 此过程中忽略声的 波动性能 声线模型的使用条件是反射面尺寸远大于声 波的波长, 而同时反射面的粗糙度远小于波长

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发展中！
其他方法
能量有限元法
Energy Finite Element Method 能量边界元法 Energy Boundary Element Method 杂交方法 Hybrid Method （FEA+SEA）
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Structural FEM
The structural equation of motion is given by
K iω C ω M u F F
2 s p
where
[K] : [C] : [M] : [Fs] : [Fp] :
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使用边界元法的常用声学软件: LMS.SYSNOISE-- DBEM、 IBEM 、 VNoise---DBEM、 IBEM 、Coupled acoustic ESI.VA ONE.Rayon BEM
源自文库
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统计能量分析
统计能量分析方法是从能量的角度来分析复
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几何声学使用声线或声锥跟踪的方法计算声的传播 过程, 可用于封闭、半封闭或完全开放的空间 此方法假设空间每个具有确定功率的声源可向各个 方向或具有一定指向性地向外辐射声音 声源之间可以相关也可以不相关 从每个声源发出的声线或声锥在每个接触的壁面上 发生镜面反射, 其损失的声能量由每个表面的吸声 特性决定 通过每个声接收点的声接收情况, 可以求出该点处 随频率变化的稳态声压级 相关软件 LMS.RAYNOISE
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有限元法和边界元法 基于波动方程 适用于中低频段 模态密度小
N&V Level
Low Freq. (<100 Hz)
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Frequency
High Freq. (>100 Hz)
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统计能量法 和 声线声锥法 统计能量法基于能量流法 声线声锥法基于几何声学 适用于中高频段 模态密度大
Structural stiffness matrix Damping matrix Mass matrix Forces applied to the structure Forces due to acoustic pressure
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使用有限元法的常用声学软件: LMS.SYSNOISE 结构有限元，声学有限元 及其耦合 ANSYS 声学模块 Fluid 系列声学单元 MSC.Actran 有限元方法和无限元方法 VA ONE.Rayon有限元方法
N&V Level
Low Freq. (<100 Hz)
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Frequency
High Freq. (>100 Hz)
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有限元法
有限元模型是将求解区域划分为有限个单元
网格, 用有限的网格去逼近连续的媒质 有限元方法适用于室内噪声分析。 可以运用有限元模拟各种声学介质，譬如流 体、穿孔板等。计算固有频率，声模态，计 算在频域、时域上的空腔的声模态和声振耦 合响应，并且考虑流体效应。
声学常用数值方法和 相关软件介绍
科学技术进步
计算机软硬件技 术的迅猛发展
数值模拟方法
理论分析
第三种科研手段
实验研究
数值方法广泛用于各种研究领域！
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声学领域中基于物理原理的数学模型包括: 有限元(FEA ) 边界元(BEA ) 声线法(RAY&BEAM TRACIN G) 统计能量分析(SEA ) 杂交方法 Hybrid Method