sysnoise介绍

LMS公司的sysnoise软件是首家将边界元（BEM）应用到声学领域的商业软件。一般来说用sysnoise基本上都是：通过结构的FEM得到结构表面的边界条件（振速、模态向量等），然后作为声场边界元的载荷输入条件，再用BEM 计算辐射声场。也就是所谓的间接边界元（Indirect BEM）方法。边界元的方法实际上也存在对高频信号处理能力的问题，基本上也只能做到500-1kHz左右。sysnoise目前已经整合到LMS公司的整体CAE仿真解决方案b产品中了,如今其最新版本已出到了b Revision10。

对于中高频的声学问题，目前来说比较好的解决方法只有一种，也就是统计能量法（SEA, Statistical Energy Analysis）。原理是从能量守恒的角度去进行分析，将整个模型分为若干个子系统，考虑到各个子系统内部的能量损耗因素，以及子系统之间耦合的能量损耗因素，形成一组能量守恒方程，来求解各个子系统的能量分布情况，而声能量的表征也就是要求解的声学响应。但是统计能量法也有其缺点：无法对结构或声场的细节进行分析，因为它是基于能量及统计学的方法进行的，如果子空间太小，模态密度不够高，就符合不了统计方法的假设，结果也就不可信了。

LMS Virtual. Lab 软件的声学模块包括边界元法、有限元法无限元法技术，能够有效地模拟结构声学耦合现象，处理结构内部外部的辐射噪声问题，并无缝链接多种CAE软件，如ANSYS，MSC，NASTRAN与ABQAQUS等。

对结构声学的数值分析方法可以分为两大类：离散方法和能量方法。能量方法主要是指统计能量分析（Statistical Energy Analysis(SEA)）和能量有限元法（Energy Finite Element Analysis(EFEA)）。能量方法使用于中高频激励作用下模态密集结构振动与声的计算分析。对中低频区的振动声辐射问题，通常采用单元离散方法。单元离散方法主要指有限元法（Finite Element Method(FEM)）和边界元法（Boundary Element Method(BEM)）。离散方法使用于中低频激励作用下的复杂结构振动与声的计算分析。目前，采用离散方法进行结构声计算时，对结构一般采用有限元方法进行离散，对流体的处理可以采用有限元法、边界元法和无限元法（Infinite Element Method）等。

边界元方法与LMS.Sysnoise分析软件：边界元法是求解数学物理方程的一种新的数值计算方法。这种方法是把所研究问题的微分方程变成边界积分方程，然后将区域的边界划分为有限个单元，也就是把边界积分方程离散化，得到只含

有边界上的节点未知元的方程组，然后进行数值求解。

边界单元法可以分为两种基本类型，即间接法和直接法。间接法是从一个基本解入手，该解在定义域内满足控制方程，但却含有某些未知数，这些未知数则通过在许多节点（或子域）上施行边界条件来确定。间接边界单元法使用物理意义不一定明确的变量来表示转化成的公式。这种方法曾用于求解出拉普拉斯方程或亥姆霍兹方程所控制的弹性力学问题或其他势问题，直接边界元法是最近才提出来的，它是以格林恒等式作为出发点，变量具有明确的物理意义，现在已优先应用于工程科学中。

实践证明，边界元法是计算精度较高的一种数值方法。除了对于狭长形状的求解域外，边界元法的求解精度一般高于有限元法。边界元法是将区域上的控制方程转化为沿区域边界的积分方程，因此它只需要定义边界上的单元，结合边界条件求解，这样就使处理问题的维数降低一维。即三维问题可变成二维问题来处理，二维问题可变成一维问题来处理。

但是，边界元法所建立的方程组的系数矩阵式稠密的，一般是非对称的，而且矩阵元素分量的计算量很大，这就抵消了降阶之后矩阵消元所能生出的一部分时间。

SYSNOISE是比利时LMS公司开发的一套用于进行振动—流体模型分析的软件，可以计算模型的声学响应，如声压、声强及声功率等。SYSNOISE采用最先进的有限元法和边界元法两种数值计算方法，可同时建立多个模型。SYSNOISE能预测声波的辐射、散射、折射和传递，以及声载荷引起的升学响应。根据分析类型的不同可以建立流体模型，也可以建立结构模型和流体模型相互作用的耦合模型。所以建立的模型可以是封闭的，也可以是多质流体。SYSNOISE 还可以建立起VIOLINS（Vibration of Layered Insulation Systems：振动层状保温系统）模型，该模型是由多层泡沫材料或吸收能量的材料组成的。

SYSNOISE能在频率或时域计算振动-声行为，包括声载荷对结构的影响，结构振动对声的影响；可以计算声场中任意点处的声压、声辐射功率、声强，结构对声场的辐射功率、能量密度，流体模型的模态；还可以与其他有限元软件（如ANSYS、NASTRAN等）相结合，进行降噪优化分析。

SYSNOISE有强大的前、后处理功能，SYSNOISE可以对网格进行检查修正，可以将计算结果以云纹图、变形图或向量图的形式表达，绘制声场中任意点的响应函数曲线。

噪声控制方法主要分为主动噪声控制和被动噪声控制。主动噪声控制简称ANC（Active Noise Control）其原理是根据杨氏干涉理论，运用某种手段在指定的位置实时产生和噪声源在该处噪声幅值相等而相位相反的次级声场，从而使该声场同噪声声场想叠加，使次级声场与初级声场相互抵消，最终达到降低噪声的目的。被动噪声控制主要技术途径包括吸声处理、隔声处理、使用消声器、振动的隔离、阻尼减震等，器降噪机制在于利用噪声波与声学材料或升学结构的相互作用消耗能量[3]。被动控制实现起来简单并且稳定性好，尤其对中高频噪声控制较为有效，但对于低频（通常200Hz）噪声控制效果不佳，并且需要改进产品的结构设计，不仅增加了成本而且使产品体积、重量增大。而主动噪声控制具有对中低频段噪声较好的控制效果，并且系统轻巧，弥补了被动控制方法的不足。