AnsysWorkbench19.0结构声学仿真.pptx

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AnsysWorkbench19.0结构声学仿真赵力/技术工程师Ansys中国,HighlightsAnsys结构声学:

模态声学（ModalAcoustics）以及模态谐响应（HarmonicAcoustics）应用场景及背景介绍噪声分析材料属性及模型设置单向耦合及完全耦合振动噪声分析19.0更新内容应用案例,22018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,WorkbenchMechanicalAcoustics18.2发布内容,32018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,噪声模拟应用场景声学仿真用来仿真声波在介质中的产生，传播，辐射，吸收及反射应用汽车中噪音的消除机械设备中减少噪音建筑声学助听器声纳及水下设备扬声器，声音过滤器，消声器以及其他设备的设计物理勘探,42018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,声学模拟背景根据亥姆霍兹方程（线性波动方程）在声学（流体）领域建模。

另外，引入了非均匀介质材料属性，以及质量源项。

使用有限元法在频域求解,52018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,声学材料属性对于定义了声学体的元件，必须定义密度及声速流体材料库中的空气与水，密度以及声速被作为默认材料属性多种等效流体材料模型可以被用于等效多孔介质材料多孔介质材料属性,62018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,ModalAcoustics模态声学分析模态声学分析，可以帮助您模拟声场、或者声场与结构场耦合的固有频率及驻波模式声场物理特性默认在激活状态在Workbench项目界面中的模态声学仿真系统如下图。

对于完全耦合分析，结构物理特性（PhysicsStructural）可以在Workbench项目界面或者Mechanical界面中激活,72018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,ModalAcoustics分析可以通过PhysicalRegion对象定义模型树中的体是属于声学域还是结构域对于声学域，可以使用额外的高级设置，用于指定声学域的物理属性。

当分析模型中不存在结构域时（纯声学分析），BlockLanczos法,子空间法以及完全阻尼法特征求解器可用于模态声学分析当模型中存在结构域，可以使用非对称法及完全阻尼法特征值求解器,82018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,ModalAcoustics分析包括如下声学边界条件包括，压力Pressure,表面阻抗边界Impedanceboundary,波吸收边界Absorptionsurface,表面辐射边界Radiationboundary,波吸收单元Absorptionelement及自由液面Freesurface包括如下声学载荷，温度Temperature,阻抗薄片Impedancesheet以及静压力StaticPressure在模态声学分析系统中通过CreateAutomaticFSI可以实现自动判断并创建固液交界面Imageshowsstandingwavepatternsinanacousticcavity,92018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,HarmonicAcoustics分析在流率及压力的激励下，计算系统频域响应AcousticpressureshowingthetransmissionlossprofileofamufflerPressurewavegeneratedby2speakersinsideofaroom,102018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,HarmonicAcoustics分析在Workbench项目界面中的谐响应声学仿真系统如下图。

对于完全耦合分析，结构物理特性（PhysicsStructural）可以在Workbench项目界面或者Mechanical界面中激活。

声场物理特性默认在激活状态。

112018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,HarmonicAcoustics分析可以通过PhysicalRegion对象定义模型树中的体是属于声学域还是结构域对于声学域，可以指定流体介质的物理属性对于声学域，还有一些额外的设置，PML选项,122018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,HarmonicAcoustics分析对于声散射问题，在谐响应声学的分析条件设置中支持散射控制如果需要计算声场的速度结果和能量结果，可以通过激活分析条件设置中的相应输出选项如果需要计算远场结果，谐响应声学也支持远场辐射面这类高级属性。

用户可以右键选择CreateAutomatic-far-fieldradiationsurface快速创建远场辐射表面。

132018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,HarmonicAcoustics分析支持声学激励，质量源，表面速度，漫射声场，入射波源以及管道端口支持声学载荷，温度，阻抗包办以及静压支持声学边界条件，压力，阻抗边界，吸收表面，辐射边界，吸收单元，自由页面，热-粘性BLI边界，刚性墙，对称面，端口以及远场辐射面支持转移导纳矩阵,142018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,波的吸收条件对于室外声学问题，结构往往被浸没在一个无限的，均质的，无粘的流体域。

对于有限元模型建立，我们需要剪裁这个流体域。

因此波的吸收条件可以帮助我们将模型建立在这个无限大流体域的一小部分中，并且假设声波在继续向外传播时，不存在反射Workbench中提供三种波的吸收边界:

完全匹配层条件，辐射边界，以及吸收单元,152018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,声学激励AcousticExcitations入射波源：

平面波源，单极子，偶极子，封闭式扬声器，敞开式扬声器。

管道端口:

平面波，方形及圆形管道表面速度，质量源（支持频率相关输入）声学边界条件阻抗边界（支持频率相关输入）吸收系数（支持频率相关输入）,162018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,漫反射声场在自由空间中，将大量互不关联的，随机相位的平面波，通过渐近线模型叠加来描述漫射声场激励。

入射空间的声场无需划分网格。

SenderroomReceiverroom,172018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,HarmonicAcoustic分析压力场在每个节点上求解（压力是声学单元的自由度）。

求解结果后处理可以在求解域内（基于有限元模型）或者求解域外（基于等效源理论）在求解域内，压力场，声压等级，声速，以及能量的后处理结果可以通过云图表示在求解域外，可以同过远场（far-field）结果表示,182018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,HarmonicAcoustics分析远场结果Far-fieldResults远场结果可以绘制声压级，压力，散射压力以及目标强度的极坐标图计算远场结果，必须存在远场辐射面，在程序后台，自动定义远场辐射面如果需要考虑模型的对称性（Neumann边界）,必须在模型中定义对称面边界。

192018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,振动噪声耦合分析Ansys支持完全耦合及单向耦合的振动噪声分析单向结构-声学耦合求解效率更高，但是声学在结构上的影响被忽略。

在单向结构-声学耦合中，结构求解结果被作为声学的激励源可以通过如下方式，实现在Workbench中的单向结构-声学耦合分析。

项目原理图链接ProjectSchematicLink（结构，声学网格无需保证一致）或者外部数据ExternalData（结构，声学网格无需保证一致）。

如果需要考虑流体域与结构域的相互作用（声学压力会作用在结构上，而其所造成的结构振动，有可以作为一个激励，反作用于流场上），那么必须考虑完全耦合的振动噪声分析。

202018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,18.2版本Worbench模态声学功能总结声学材料属性（密度,声速,动粘度）物理域定义（定义声学单元）FSI自动接触定义边界条件定义压力，速度后处理自由液面变形,212018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,18.2版本Worbench谐响应声学功能总结,声学材料属性（密度,声速,动粘度）,多孔材料属性,物理域定义（定义声学单元）,FSI公式,完全匹配层定义,自动接触定义,边界条件定义（阻抗边界，自由边界，吸收边界）,载荷定义（速度，质量源项，入射波）,单向耦合,自动创建FSI以及等效源面,声学仿真结果后处理（压力，速度，能量，声压级）,远场极坐标图结果,参数化边界条件，及后处理,散射,222018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,相较于声学ACT扩展包，18.2版本Workbench声学仿真的优势基于物理域的设置，自动完成声学及结构域创建材料属性通过EngineeringData定义，便于管理及重复使用求解器选型通过默认程序控制（Programcontrolled）选项，简化求解器及求解结果的选择简化声学端口（Port）选择，每一个端口都有独立的标识可以自动创建FSI及等效源面（equivalentsourcesurface）更加快速的远场结果计算改进后处理流程，实现轻量化地选择，并获取结果,232018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,相较于声学ACT扩展包，18.2版本Workbench声学仿真缺失的功能前处理,对于多孔板的修剪单元（Betain18.2）,Fluent耦合（CGNSfile）,LRF模型（热粘性）,平均流量,弗洛奎特模型,不规则的完美匹配层,远场网格,通过ExternalData联接或原理图联接导入静压及温度,后处理,声功率结果,远场麦克风结果,近场结果,频率响应结果,242018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,19.0版本声学仿真在WorkbenchMechanical中的改进内容,252018ANSYS,Inc.April25,2018ANSYS新品发布会和技术巡展2018,19.0版本改进内容不规则的完美匹配层（IrregularPerfectlyMatchedLayers）针对多孔结构的转移导纳矩阵（TransferAdmittanceMatrix）远场麦克风结果改进（Far-fieldmicrophoneresults）声功率结果（传递损失，吸收系数）频