聲學包優化的案例
基于統計能量分析方法的工程車輛駕駛室聲學包優化 附統計能量分析原理及其應用下載
測試結果（見表3）表明，聲學包優化方案實車實施后，司機耳旁噪聲在400Hz～5000Hz范圍內降低了3.1dB。
3 結束語
（1）本文基于統計能量分析方法建立了包含駕駛室車身面板結構和內外聲腔子系統的聲學仿真模型，采用試驗方法獲取聲激勵數據，輸入聲學包材料特性參數，以60km/h勻速行駛工況作為計算工況，分析預測了400Hz～5000Hz頻率范圍內的工程車輛駕駛室司機耳旁噪聲。對比試驗結果，頻譜趨勢基本一致，驗證了統計能量分析方法預測噪聲的有效性。
（2）根據SEA模型計算結果，進行了司機頭部聲腔的輸入功率貢獻量分析，確定主要噪聲輸入路徑為中部地板、側窗玻璃泄露位置及兩側地板，進一步得到聲學包的優化方案。仿真結果表明，聲學包改進前后，司機耳旁聲壓級在400Hz～5000Hz頻率范圍內有明顯降低。聲學包方案實施后，聲學包優化方案司機耳旁聲壓級降低了3.1dB。統計能量分析方法為聲學包優化提供了一種可行的方法。
下載地址：統計能量分析原理及其應用
展開 Hyundai現代輕卡駕駛室聲學包仿真與驗證
在現代卡車項目中，用戶有兩個目標：
在保持成本不變的前提下，優化聲學包，降低車內聲壓級
在保持車內聲學特性水平不變的前提下，降低聲學包成本
圖1 現代卡車測試車輛
樣車測試：
此項目的測試分析工作主要是為統計能量分析模型提供載荷數據，也就是運行工況下的聲源能量。使用Brüel & Kj?r公司傳遞路徑分析（SPC）軟件，找出對車內聲學特性貢獻最大的源，以此驗證統計能量分析模型。經過驗證后的模型，才可以用于下一步的產品優化設計。
圖2 整車傳遞路徑分析（SPC）測試，紅色為空氣聲源，綠色為結構聲源
仿真分析：
統計能量分析方法（SEA）是分析中高頻聲學特性的重要方法。空間被分割成若干個獨立區域，聲音能量從聲源位置經過各個獨立區域，傳遞至耳部位置。傳遞過程中，在區域內部還考慮了內部能量損耗。此項目使用了ESI公司的VA one軟件，對車內車外噪聲進行了建模分析。
圖3 車內噪聲統計能量分析模型
改善方案：
為了完成第一個目標——同樣的成本、更好的性能——主要的修改位置為地板聲學材料，通過調整兩種聲學材料的厚度，在成本不變的情況下，降低車內聲壓級。
為了完成第二個目標——同樣的性能、更低的成本—— 減少地板隔音材料厚度，減少前、側、后部的內飾厚度，減少后地板發動機隔音材料厚度等。
Sound Answers公司（現為Brüel & Kj?r公司工程咨詢部門）在項目中負責試驗部分利用SPC軟件分析車內空氣聲貢獻（Air-born Contribution）和聲源能量，對ESI公司的SEA模型進行驗證。經過驗證后，由ESI公司進行聲學包優化設計，實現現代卡車的技術目標。
展開 Actran助力汽車全頻率段聲學響應預測與優化
??倒車雷達超高頻聲學仿真
采用Actran DGM模塊，高性能GPU并行處理，提升計算效率，解決50kHz超聲波雷達的超高頻聲學時域仿真問題，直觀展現雷達發射聲波和接受回波的整個工作過程，輔助進行故障定位。
工程案例
某電驅動供應商將Actran噪聲仿真引入開關磁阻電機設計流程中，通過優化電流控制來改善電磁徑向力，最終降低電機輻射噪聲。
某整車廠引入Actran建立阻尼材料的車輛輕量化與NVH性能綜合評估能力，通過仿真優化與測試驗證在某車型上阻尼的使用量減少25%以上。
某整車廠針對路噪采用Actran進行地板阻尼和地毯聲學包優化設計，車內噪聲均值降低5%。
展開 工程應用 | Hyundai輕卡駕駛室聲學包仿真與驗證
<p><strong>概述</strong></p><p>在現代卡車項目中，用戶設立了兩個目標，一是在保持成本不變的前提下，優化聲學包，降低車內聲壓級，二是在保持車內聲學水平不變的前提下，降低聲學包成本。Sound Answers公司（于2015年被Brüel & Kj?r公司收購）在項目中負責試驗部分，分析車內空氣聲貢獻（Airborne Contribution）和聲源能量，對ESI公司的SEA模型進行驗證。經過驗證后，由ESI公司進行聲學包優化設計，實現現代卡車的技術目標。</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-link" data-title="點擊這里，查看/下載完整案例" data-link="https://app.ma.scrmtech.com/resources/ResourcePc/ResourcePcInfo?pf_uid=17793_1783&id=54828&source=1&pf_type=3&channel_id=7571&channel_name=%E6%8A%80%E6%9C%AF%E9%82%BB&tag_id=f5147bb90f88e735">
<div class="link-card">
<span class="link-title">點擊這里，查看/下載完整案例</span>
<div class="link-url">
https://app.ma.scrmtech.com/resources/ResourcePc/ResourcePcInfo?
展開 
【12月14-16日 上海】VA One基礎與整車聲學包開發培訓
目前，整車性能的提升越來越關注聲學包吸隔聲性能的改善，尤其新能源汽車關注的重點也轉向聲學包性能的提升。VA One是進行整車聲學包仿真的不二選擇，因此學習如何使用VA One進行整車聲學包的建模與仿真優化至關重要。技術鄰特舉辦《VA One基礎與整車聲學包開發培訓》，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解統計能量分析理論進行高頻分析的原理；
（二）、掌握采用邊界元、混合法、統計能量法進行全頻段分析的方法；
（三）、掌握整車統計能量建模和仿真對標的技巧；
（四）、培養獨立進行整車聲學分析并解決工程問題的能力。
二、講師簡介
貍叔，碩士，主機廠NVH分析專家，精通VA One軟件，負責聲學包性能開發和管控，具有多年整車聲學包開發經驗，主導及參與多款車型聲學包仿真優化分析及性能提升項目，發表論文7篇，發明專利2項，省級創新1項，技術服務咨詢經驗豐富，涉及軟件基礎培訓、整車聲學包開發培訓、氣動噪聲仿真分析培訓、隔聲性能高級分析培訓、聲輻射分析培訓等專項培訓，能夠完整提供聲學包相關問題點解決方案。
三、時間地點
2019年12月14-16日（三天） 上海
四、課程大綱：
五、培訓費用
1、3980元/人，含培訓費、會務費、資料費、午餐費及證書費；培訓提供午餐，其余食宿自理。
2、培訓需自帶電腦，我們會提供安裝包及安裝教程。
3、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠。
4、同單位報名2人享9折優惠，3人以上（含）享8.5折優惠。
5、12月8日前付款，個人返現300元現金；12月8日后付款，個人返現100元現金。
展開 【12月14-16日 上海】VA One基礎與整車聲學包開發培訓
目前，整車性能的提升越來越關注聲學包吸隔聲性能的改善，尤其新能源汽車關注的重點也轉向聲學包性能的提升。VA One是進行整車聲學包仿真的重要工具，因此學習如何使用VA One進行整車聲學包的建模與仿真優化至關重要。技術鄰特舉辦《VA One基礎與整車聲學包開發培訓》，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解統計能量分析理論進行高頻分析的原理；
（二）、掌握采用邊界元、混合法、統計能量法進行全頻段分析的方法；
（三）、掌握整車統計能量建模和仿真對標的技巧；
（四）、培養獨立進行整車聲學分析并解決工程問題的能力。
二、講師簡介
貍叔，碩士，主機廠NVH分析專家，精通VA One軟件，負責聲學包性能開發和管控，具有多年整車聲學包開發經驗，主導及參與多款車型聲學包仿真優化分析及性能提升項目，發表論文7篇，發明專利2項，省級創新1項，技術服務咨詢經驗豐富，涉及軟件基礎培訓、整車聲學包開發培訓、氣動噪聲仿真分析培訓、隔聲性能高級分析培訓、聲輻射分析培訓等專項培訓，能夠完整提供聲學包相關問題點解決方案。
三、時間地點
2019年12月14-16日（三天） 上海
四、課程大綱：
五、培訓費用
1、3980元/人，含培訓費、會務費、資料費、午餐費及證書費；培訓提供午餐，其余食宿自理。
2、培訓需自帶電腦，我們會提供安裝包及安裝教程。
3、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠。
4、同單位報名2人享9折優惠，3人以上（含）享8.5折優惠。
5、12月8日前付款，個人返現300元現金；12月8日后付款，個人返現100元現金。
展開 【12月14-16日 上海】VA One基礎與整車聲學包開發培訓
目前，整車性能的提升越來越關注聲學包吸隔聲性能的改善，尤其新能源汽車關注的重點也轉向聲學包性能的提升。VA One是進行整車聲學包仿真的不二選擇，因此學習如何使用VA One進行整車聲學包的建模與仿真優化至關重要。技術鄰特舉辦《VA One基礎與整車聲學包開發培訓》，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解統計能量分析理論進行高頻分析的原理；
（二）、掌握采用邊界元、混合法、統計能量法進行全頻段分析的方法；
（三）、掌握整車統計能量建模和仿真對標的技巧；
（四）、培養獨立進行整車聲學分析并解決工程問題的能力。
二、講師簡介
貍叔，碩士，主機廠NVH分析專家，精通VA One軟件，負責聲學包性能開發和管控，具有多年整車聲學包開發經驗，主導及參與多款車型聲學包仿真優化分析及性能提升項目，發表論文7篇，發明專利2項，省級創新1項，技術服務咨詢經驗豐富，涉及軟件基礎培訓、整車聲學包開發培訓、氣動噪聲仿真分析培訓、隔聲性能高級分析培訓、聲輻射分析培訓等專項培訓，能夠完整提供聲學包相關問題點解決方案。
三、時間地點
2019年12月14-16日（三天） 上海
四、課程大綱：
五、培訓費用
1、3980元/人，含培訓費、會務費、資料費、午餐費及證書費；培訓提供午餐，其余食宿自理。
2、培訓需自帶電腦，我們會提供安裝包及安裝教程。
3、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠。
4、同單位報名2人享9折優惠，3人以上（含）享8.5折優惠。
5、12月8日前付款，個人返現300元現金；12月8日后付款，個人返現100元現金。
展開 汽車聲學包控制-車身阻尼
來源：博睿智創汽車技術平臺
聲學包：吸聲隔聲材料的應用
圖5 混響－消聲室法
三、 吸隔聲材料組合應用
車身上的聲學包裝結構多數是吸收材料和隔聲材料在一起的組合應用，如前壁板隔聲墊、地毯、以及目前被很多豪華車采用的靜音鋼板等。如下圖的前壁板聲學結構由四層組成：鋼板隔聲層+吸聲層+隔聲層。
圖6 前壁板聲學結構
目前，在電動化的大趨勢下，對于輕量化吸隔聲材料的研究越來越深入，如九大參數對于材料聲學性能的影響，材料級到整車級的仿真等，各大主機廠和供應商都展開了深入的研究并擁有了大量的數據和寶貴的經驗，也切切實實的為正向開發付出著自己的汗水和努力。
作者：劉曉軍 來源：品質內外飾公眾號
展開 聲學仿真技術標桿：MSC Actran 賦能多行業精準降噪與性能優化
在產品研發的工程化流程中，聲學性能已成為衡量高端裝備與消費產品核心競爭力的關鍵指標 —— 汽車 NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）性能直接影響駕乘體驗評級，航空航天設備的聲學輻射需滿足嚴苛的國際空域噪聲標準，消費電子的聲學適配則決定用戶交互質感。在此背景下，MSC Actran 作為一款基于有限元 / 邊界元法的專業聲學仿真平臺，憑借其高精度計算內核與多物理場耦合能力，成為多行業解決聲學設計難題的核心工具。?
MSC Actran 的技術優勢首先體現在多物理場仿真能力的深度集成。其核心架構支持聲學 - 結構振動（Vibro-Acoustics）、氣動聲學（Aero-Acoustics）、流體 - 聲學耦合等多場景仿真，可精準模擬從低頻結構振動輻射噪聲到高頻氣動噪聲的全頻段聲學行為。軟件內置涵蓋多孔吸聲材料、纖維復合材料、彈性體等 120 + 類材料的聲學特性數據庫，支持自定義材料參數擬合，結合 1D/2D/3D 多維度單元庫（含無限元、邊界元、周期性結構單元），可高效處理復雜邊界條件（如非均勻聲場、運動邊界、聲阻抗邊界），計算精度滿足 ISO 3744/3745 等國際聲學測試標準要求。
從核心功能模塊的技術特性來看，Actran 構建了覆蓋全聲學仿真流程的解決方案：?
Actran Acoustics 基礎模塊：基于高階有限元（p-version FEM）與自適應網格技術，支持聲場傳播、空腔聲學模態分析、外場聲輻射預測等場景，網格收斂性誤差可控制在 3% 以內。在汽車動力總成輻射噪聲優化中，通過該模塊可實現 10-2000Hz 頻段聲壓級計算，結合聲功率譜分析，精準定位缸體、油底殼等關鍵輻射源，為結構拓撲優化提供量化依據。
展開 汽車懸置高頻動剛度測試試驗臺架--汽車聲學特性優化
高達2000 Hz頻率下的發動機懸置的振動傳遞特性
在產品開發初期，復合材料懸置的高頻動態特性研究已成為大眾汽車公司研究車輛聲學特性的重要工具。 隨著知識和經驗的獲取，盡管沒有預先優化的原型車可用，但是一些零件已可在開發階段進行修改，圖9顯示了三個幾何尺寸相同的液壓阻尼發動機懸架的動剛度曲線，三個懸置在500Hz頻率以下的發動機動剛度相同，但在較高頻率下，其動剛度存在顯著差異。 很明顯，這些差異顯著影響車體的振動傳播。
圖9：頻率范圍達到2000 Hz的三個結構相同的發動機懸置的動剛度測試曲線
進一步的研究表明，液壓懸置膜的結構改進可以顯著降低發動機懸置在高于500Hz的高頻范圍內的動態剛度，圖10提供了優化件和標準件之間的動態剛度特性比較曲線。
圖10：標準懸置件和優化懸置件之間動剛度的差異
圖11中顯示了車內發動機懸置前后2個測量點加速度值，標準件和優化件的加速度并排顯示，上面的圖像顯示了懸置前方測點加速度，下圖顯示了懸置后方測點加速度，右下方面板顏色顯示了優化懸置基點加速度水平的降低。這顯示加速度的降低與車輛內部的聲品質顯著提高有極大關系。
圖11：發動機懸置前后的加速度
左：原標準懸置 右：優化懸置
以上內容為德國m+p國際公司newsletter，如有任何意見與建議歡迎與我們聯系。
如需了解更多信息，歡迎與我們聯系。
展開 
COMSOL 助力聲學拓撲優化：如何引入熱粘性損耗？
今天，來自丹麥 GN Hearing 公司的特邀作者 René Christensen 與我們一起討論如何在微型聲學設備的拓撲優化中加入熱粘性損耗。
拓撲優化有助于工程中在特定先驗 目標的指導下，以更優的方式進行應用設計，拓撲優化主要應用于結構力學，在熱學、電磁學和聲學領域亦有所應用。直到去年，微觀聲學才出現在這個名單中。本篇文章介紹了一種包含熱粘性損耗的微觀聲學拓撲優化新方法。
標準聲學拓撲優化
之前一篇關于聲學拓撲優化的文章概述了相關的基礎理論，并列舉了數個案例。聲學描述采用亥姆霍茲波動方程。借此方程，我們可以對各種不同應用進行拓撲優化，比如揚聲器箱體、波導、室內裝飾、反射器布置和類似的大型幾何結構。
控制方程是標準的波動方程，材料參數通過密度 和體積模量 K 來指定。在拓撲優化中，密度和體積模量通過變量 進行插值。理想情況下，此插值變量采用二進制值：0 代表空氣，1 代表固體。不過，在優化過程中，它的值遵循插值公式，例如圖 1 的固體各向同性材料罰函數（solid isotropic material with penalization，簡稱 SIMP）模型。
圖 1：標準聲學拓撲優化的密度和體積模量插值。為了在同一張繪圖中顯示兩個值，我們省略了單位。
該方法適用于那些可以忽略的熱粘性損耗（靠近壁面的聲學邊界層中）的應用。優化域可耦合到狹窄區域中，例如利用均質模型來描述的狹窄區域（這是壓力聲學、頻域 接口中的狹窄區域聲學 特征）。不過，如果發生熱粘性損耗的狹窄區域自身的形狀產生了變化，此優化算法便不再有效，波導橫截面變形便屬于此類情況。
熱粘性聲學（微觀聲學）
對于諸如助聽器、移動電話、特定超材料幾何結構等微觀聲學應用，聲學方程一般需要顯式添加熱粘性損耗，這是因為主要損耗發生在靠近壁的聲學邊界層中。
展開 揚聲器設計中聲學元件的數值優化策略
01
—
聲學元件的數值優化
之前的文章有提到最新一屆的AES大會將于2018年10月17日至20日在紐約舉辦。
介紹最新AES New York 2018，145th International Pro Audio Convention
其中有一篇論文“Numerical Optimization Strategies for Acoustic Elements in Loudspeaker Design”（揚聲器設計中聲學元件的數值優化策略）。
作者Andri Bezzola是來自三星美國音頻實驗室的工程師。介紹了利用數值優化方法對揚聲器系統中的聲學元件，比如波導，相位塞等進行優化的方法。常用的設計優化算法包括參數優化，形狀優化和拓撲優化。
02
—
參數優化
一般來說，參數優化的控制變量建議做一個轉換，將變量取值范圍定義為0~1，或者-1~1。這樣對優化的收斂會有幫助。
文中舉了一個號角優化的例子。采用JBL 2409H壓縮高音單元。
號角的入口，出口，高度都固定。將號角橫截面曲線參數化。
目標函數是使得60°偏軸響應平滑。
展開 【NVH&聲學】純電動汽車常見噪聲振動問題現象描述及優化方法
故優化空調面板控制策略，壓縮機轉速根據車內溫度自適應調節1500-2000rpm，車內溫度穩定后工作轉速約1800rpm，避開了方向盤模態和冷卻風扇基頻。
對空調壓縮機單體進行2500rpm定轉速臺架測試分析，其近場噪聲及殼體振動相對較大，故而在空調壓縮機結構上進行優化[10]：
（1）高壓流道結構優化；
（2）電機轉子動平衡優化；
（3）電機PWM電流正弦波形優化。
空調壓縮機優化后進行臺架測試驗證，空調壓縮機殼體振動及近場噪聲有明顯改善，結果對比見表3。
經整車測試驗證，同時優化空調壓縮機及控制面板后， 整車定置開空調工況，車內噪聲及方向盤振動明顯改善，結果見表 4 及圖 15 優化后。
空調壓縮機應布置于動總上經懸置隔振，壓縮機管路與 車身接附點應有隔振設計，壓縮機高壓出管與低壓進管應設 計足夠長度軟管以利于振動解耦衰減；空調壓縮機支架應避 免懸臂結構，盡量提升支架模態頻率；在滿足冷卻要求前提 下，盡量降低壓縮機工作轉速，且要與冷卻風扇轉速和方向 盤固有頻率避頻。
展開 【技術】潛艇船首形式的水聲學和水動力學優化
采用 SST k-ω模型模擬湍流，利用隨時間變化的壓力數據作為 FW-H 方程的輸入，預測遠場聲學。在潛艇模型周圍創建六面體網格，在船體表面附有裁剪單元，并對網格進行局部細化，使得所有計算航速下的y+值在100以內，網格如下所示。
*潛艇周圍非結構化六面體網格
優化流程
1. 使用 CAESES 提供的實驗設計(Design-of-experiments，DoE)算法中的Sobol算法，生成400個變體模型用于分析阻力，又生成40個變體用于水聲分析。這些變體的數值計算結果用作下一步構建代理模型的輸入。
*Sobol算法的結果
2. 使用 LinearNDInterpolator 函數創建響應面。
*響應面
3. 在創建了阻力和水聲響應面之后，使用 NSGA-II 算法進行優化，遺傳世代數為10，而每代的種群規模為50。
*帕累托前沿
優化結果
為了在阻力性能和聲學性能之間取得平衡，從優化方案中選取了21個最佳方案進一步研究。下圖分別展示了原始船首形狀與代表最佳阻力和最佳聲學性能的兩種優化方案的船首形狀的對比。對比發現最佳阻力性能提高了5.62% ，最佳聲學性能提高了3.54% 。
*阻力和聲學的最佳結果
展開 