中頻聲耦合的案例
揚聲器設(shè)計與仿真-聲固耦合
01
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聲固耦合
當(dāng)一個振動的結(jié)構(gòu)體驅(qū)動了傳遞聲壓波的氣體或液體（流體）時，就會有聲音產(chǎn)生。振動著的物體可以是板、膜或固體。流體介質(zhì)中的壓力波也會在固體中產(chǎn)生振動。這個過程也被稱為聲-結(jié)構(gòu)相互作用。這個相互作用是雙向的。
對“聲-結(jié)構(gòu)相互作用”的研究涉及到兩個不同領(lǐng)域的物理學(xué)分支的相互結(jié)合：聲學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)。在某些情況下，流體中的聲壓波和固體的振動都強到足以發(fā)生顯著的相互影響，從而產(chǎn)生雙向的耦合。
在聲固耦合邊界
固體沿著交界面法向的加速度作用于流體
聲壓以法向單位面積載荷作用于固體
02
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雙向聲固耦合
揚聲器中，音圈的上下移使揚聲器的振膜發(fā)生振動。這會使周圍的空氣產(chǎn)生壓力變化，并產(chǎn)生能讓人聽到的聲音信號。揚聲器振膜周圍的空氣也會影響圓錐體本身的運動；其中的一個例子就是所謂的“附加質(zhì)量”。
揚聲器空氣隨動質(zhì)量計算
在揚聲器的設(shè)計和優(yōu)化過程中，就必須要考慮到這些影響。
從上一節(jié)聲固耦合圖示中，可以清楚的知道聲固耦合原理。那么我們可以自己動手進行雙向聲固耦合。
以Comsol自帶的揚聲器模型為例進行說明。聲固耦合在單獨的多物理場耦合模塊中設(shè)置。如下圖所示。
既然進行手動耦合，那么先刪除這個聲結(jié)構(gòu)邊界。然后在聲場中定義法向加速度邊界，在到固體力學(xué)中加載邊界的聲壓。
和軟件自動耦合結(jié)果對比，結(jié)果是完全一致的。只存在非常微小的數(shù)值計算誤差。
03
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拓展
手動聲固耦合除了加深對軟件計算背后的原理的理解之外，還有一個額外的好處。當(dāng)可以認為聲場對固體振動影響很小時，可以手動進行單向的固體到聲場的耦合。
展開 ABAQUS案例—ABAQUS中聲固耦合、聲輻射分析方法 ￥4
本案例（附件中inp）講述了ABAQUS中的聲固耦合分析、聲輻射分析方法。ABAQUS中有一套完整的聲固耦合分析方法。
噪聲輻射分析中，需要模擬附著在結(jié)構(gòu)上的外部空氣，而且它是向外無限延伸的，因此直接用聲學(xué)有限單元去模擬無限的空氣區(qū)域是不合理的。在Abaqus中可以通過兩種方式來模擬無限聲學(xué)介質(zhì)的影響：一,使用聲學(xué)無限單元；二，用阻抗邊界來模擬。
在對外部的噪聲輻射問題進行仿真分析時，無限單元法的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。無限單元可以直接在結(jié)構(gòu)上定義，或者也可以在聲學(xué)有限單元區(qū)域的終面上定義。
對于邊界阻抗技術(shù)，實質(zhì)上屬于無反射邊界條件。然而當(dāng)用此來模擬結(jié)構(gòu)外部的區(qū)域時，結(jié)構(gòu)與輻射表面的距離必須足夠大（通常取聲波波長的1/3）。
聲學(xué)無限單元計算公式與聲輻射阻抗邊界的計算有幾個關(guān)鍵的區(qū)別：無限單元采用更高階的差值函數(shù)，而聲輻射邊界則采用一階差值函數(shù)。雖然無限元計算每個單元的花費更高，但是無限單元的要比阻抗邊界精確很多，因此通過減小無限元的單元規(guī)模，從而可以大大的降低結(jié)構(gòu)總的計算時間；本案例即是講解無限元單元法在模擬噪聲分析中的應(yīng)用。
展開 基于聲固耦合的水下復(fù)雜目標(biāo)聲散射研究
摘要
針對現(xiàn)有簡單模型對水下實際目標(biāo)的仿真逼真度較差的情況, 利用COMSOL聲固耦合算法以及完全匹配層對二維潛艇簡單模型受激勵后的散射聲場進行了數(shù)值仿真分析。利用ANSYS有限元分析軟件對相同簡化模型進行計算對比, 計算結(jié)果基本吻合, 驗證了COMSOL在計算大型目標(biāo)散射聲場時的有效性。最后以某型潛艇結(jié)構(gòu)為原型構(gòu)建了內(nèi)部艙室結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)材料屬性, 提高了模型相對于實際目標(biāo)的逼真度, 仿真了受激勵后的再輻射聲場。其結(jié)果可對水下主動探測裝備發(fā)展提供參考。
水下目標(biāo)聲散射可看作目標(biāo)受激勵后的再輻射過程。隨著電子計算機技術(shù)的不斷發(fā)展, 有條件對水下目標(biāo)散射聲場進而對主動聲吶回波信號進行較為精確的數(shù)值仿真, 避免了頻繁進行海試試驗, 節(jié)省了大量的人力物力[1]。通過相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn), 國內(nèi)對于水下結(jié)構(gòu)的散射聲場數(shù)值仿真大都采用有限元與邊界元相結(jié)合的方法, 并在工程應(yīng)用方面取得了良好的結(jié)果[2], 但只是針對簡單模型進行仿真。近年來, 有學(xué)者利用新型多物理場耦合分析軟件COMSOL Multiphysics進行了簡單形狀模型以及小型加肋殼體模型的嘗試[3]。初步驗證了利用該軟件計算目標(biāo)散射聲場的可行性, 但未見更復(fù)雜模型的仿真報道。而更加真實的目標(biāo)結(jié)構(gòu)建模在仿真應(yīng)用中又是不可忽略的, 因此文中借助COMSOL軟件對復(fù)雜潛艇艙室結(jié)構(gòu)進行了聲固耦合數(shù)值仿真分析, 為提高主動聲吶回波信號仿真逼真度提供了有效借鑒。
展開 雙向流固聲耦合圓柱體入水（STAR-CCM+&abaqus） ￥1300
單一的CFD計算已經(jīng)不滿足現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)跨介質(zhì)計算需求，工程上更多關(guān)注結(jié)構(gòu)運動過程中的變形問題。因此，以平頭圓柱體為例，本案例運用STAR-CCM+&abaqus對圓柱體入水100m/s過程進行模擬，得到了結(jié)構(gòu)入水過程中周圍流場和自身響應(yīng)變化。
適用領(lǐng)域：航行體入水沖擊，船舶砰擊，海洋結(jié)構(gòu)物漂浮等領(lǐng)域。ST
聲--結(jié)構(gòu)耦合問題
聲-結(jié)構(gòu)耦合時，一空腔立方體結(jié)構(gòu)單元包圍一聲單元，這個聲單元的幾何模型怎么建立？建立一個立方體嗎？
海克斯康 | 混響場下的航空航天結(jié)構(gòu)聲振耦合分析，報名開啟>>
<p><strong>海克斯康—混響場下的航空航天結(jié)構(gòu)聲振耦合分析</strong></p><p><strong>演講主題介紹</strong></p><p>常規(guī)的結(jié)構(gòu)有限元動力學(xué)分析中，混響聲場激勵條件的加載往往較為復(fù)雜，甚至難以實現(xiàn)，MSC Nastran和Actran的聯(lián)合仿真既利用了MSC Nastran多樣的結(jié)構(gòu)單元類型、高效的計算效率，也利用了Actran方便快捷的聲學(xué)激勵加載手段，可以快速完成混響聲場激勵下的聲振耦合分析，可以幫助工程師更準(zhǔn)確的評估產(chǎn)品在多種激勵共同作用條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，從而提高產(chǎn)品的可靠性和疲勞耐久性。</p><p><strong>主題亮點</strong></p><div contenteditable="false" width="100%">
1.航空航天領(lǐng)域的聲振耦合分析需求和場景
</div><div contenteditable="false" width="100%">
2.混響聲場激勵的特點
</div><div contenteditable="false" width="100%">
3.MSC Nastran和Actran實現(xiàn)混響聲場下聲振耦合分析的步驟
</div><div contenteditable="false" width="100%">
4.典型案例
</div><p><strong>圍繞演講題目對行業(yè)痛點進行介紹</strong></p><p>在航空航天領(lǐng)域中，混響聲場激勵是其機體內(nèi)部儀器設(shè)備的重要振動來源之一，在產(chǎn)品研制階段準(zhǔn)確評估和降低這些激勵條件下的振動響應(yīng)可以有效提高儀器設(shè)備的可靠性和使用壽命。在以往的研發(fā)過程中，常常因為分析手段的欠缺而僅依靠試驗進行評估，需要消耗大量的人力、物力和時間成本。
展開 基于optistruct聲固耦合模態(tài)分析 ￥80
看到技術(shù)鄰上很多人都在問聲固耦合模態(tài)怎么分析、控制卡片如何設(shè)置等。本案例主要給大家演示如何使用optistruct對流固耦合的結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析，以及了解聲腔對結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響。流固耦合法被廣泛地應(yīng)用于聲學(xué)和噪音控制領(lǐng)域，對空腔結(jié)構(gòu)（比如汽車車室）進行流固耦合模態(tài)分析，可以了解到聲腔對結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響，為研究耦合系統(tǒng)的聲學(xué)特性提供可靠的理論參考。在我們汽車結(jié)構(gòu)振動領(lǐng)域應(yīng)用相對較多的如油箱流固耦合、聲腔耦合分析等，通過進行聲腔與鈑金耦合分析可以了解車身結(jié)構(gòu)件的振動特性及靈敏度。模擬流體對結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性影響的分析方法有很多種，如流固耦合法、虛擬質(zhì)量法等。
聲固耦合模態(tài)分析結(jié)果動畫
技術(shù)鄰網(wǎng)友求助
聲腔、結(jié)構(gòu)、聲固耦合模態(tài)分析頻率結(jié)果
聲腔模態(tài)頻率
結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率
聲固耦合模態(tài)頻率
本案例模型見收費內(nèi)容部分，凡購買本案例的朋友，結(jié)合附件中的模型及相關(guān)操作說明在仿真操作上還有什么疑問可互相交流。
展開 揚聲器仿真不同耦合方式對比
揚聲器涉及到很多物理場。最核心的是磁場，結(jié)構(gòu)，聲場。
做揚聲器響應(yīng)，包括頻響曲線，阻抗曲線等仿真的時候，一般來說，至少需要同時考慮以上三種場之間的相互耦合。
之前有寫過一篇文章論述過聲固耦合
聲固耦合
在聲固耦合邊界
固體沿著交界面法向的加速度作用于流體
聲壓以法向單位面積載荷作用于固體
并嘗試了用自己寫耦合的方式取代軟件自帶的聲固耦合，結(jié)果一致。
同理，磁路和振動系統(tǒng)的耦合，在音圈上
通電音圈在磁場中受到洛倫茲力
音圈運動造成反向電動勢，使得音圈整體電壓發(fā)生變化
也同樣可以自己寫。感興趣的朋友可以自行嘗試和對比。
今天主要想談的是，揚聲器響應(yīng)仿真的不同的模型簡化方法和多物理場耦合思路：
A. 只仿真聲場，激勵采用集總參數(shù)的方法加載。參考comsol案例“l(fā)umped_loudspeaker_driver”
B. 三場耦合。參考comsol案例“l(fā)oudspeaker_driver”
C. 只考慮聲固耦合，磁路先單獨計算。 參考comsol案例“l(fā)vented_loudspeaker_enclosure”
D. 只考慮聲固耦合，阻抗模型采用傳統(tǒng)的RL電路。
經(jīng)過不同方法，以及與實測頻響曲線的對比。建議：一般情況下采用B方案；3維模型采用C方案；D方案也可以考慮，只是阻抗模型的準(zhǔn)確度會對中高頻產(chǎn)生一定的影響；只考慮低頻的時候，可以采用A方案。
詳細的對比大家可以自行嘗試。授人以魚不如授人以漁。
展開 聲振耦合分析之邊界元法
聲振耦合分析之邊界元法 分析步驟簡要介紹： 1 模型簡化、材料屬性、邊界條件、載荷及響應(yīng)梳理； 2 振動響應(yīng)分析；或者來自外部的振動響應(yīng)結(jié)果； 3 聲學(xué)邊界元設(shè)置； 4 求解計算及結(jié)果查看； 5 方法總結(jié) 如果你想要了解這些，不要猶豫可以聯(lián)系我。
基于Hypermesh和Nastran的聲固耦合頻率響應(yīng)分析
模型描述：
外部為長方形鐵盒，如圖1所示。
圖1 結(jié)構(gòu)有限元模型
材料類型為MAT1各向同性材料。材料參數(shù)為：彈性模量2e5Mpa 泊松比0.3
密度7.85-9ton/mm^3
單元類型為shell。
內(nèi)部為空氣，如圖2所示。
圖2 聲腔有限元模型
材料類型為MAT10 流體材料。材料參數(shù)為：密度1.2e-12 ton/mm^3 聲速340000mm/s
單元類型為Psolid，需要注意的是在Psolid的第八域內(nèi)設(shè)定為PFLUID表示為流體單元。
另外需要將組成流體單元的節(jié)點的第七域設(shè)定為-1，表示組成流體單元的節(jié)點。
（Card Edit-Nodes-Edit進行設(shè)定）
展開 轎車聲固耦合低頻噪聲的有限元分析
轎車聲固耦合低頻噪聲的有限元分析
惠巍，劉史，吳立臺
〔西北工業(yè)人學(xué)機電學(xué)院，西安710072)
[摘要】建立結(jié)構(gòu)載荷激勵卜乘坐室空腔聲學(xué)系統(tǒng)和聲固禍合系統(tǒng)的有限元模型利用有限元軟件ANSYS
和IM S V irtual l}對某轎車乘坐室結(jié)構(gòu)與空腔聲模態(tài)的頻率和振型進行分析.采用自接法和模態(tài)疊加法對該轎車
車內(nèi)噪聲仿真結(jié)果進行比較.指出采用模態(tài)疊加法計算聲固禍合問題時.對于結(jié)構(gòu)模態(tài)階數(shù)的提取要求通過計算
仿真分析該模型低頻噪聲在頻域中的分布情況.為降低山結(jié)構(gòu)振動引起的車內(nèi)低頻噪聲提供結(jié)構(gòu)修改和聲學(xué)修改
依抓
關(guān)鍵詞:乘坐室，有限元模型，聲固藕合，模態(tài)疊加法
轎車聲固耦合低頻噪聲的有限元分析.rar
展開 
基于HyperWorks的聲固耦合系統(tǒng)不確定性分析與優(yōu)化
摘要：在實際工程問題中，計算模型、材料屬性、幾何特性及測量響應(yīng)等有關(guān)的誤差或者不確定性現(xiàn)象廣泛存在，雖然各個參數(shù)的不確定范圍較小，但這些不確定性耦合在一起可能使結(jié)構(gòu)響應(yīng)產(chǎn)生較大的偏差，因此在工程分析中，應(yīng)將不確定性考慮在內(nèi)。聲固耦合系統(tǒng)由聲學(xué)域和結(jié)構(gòu)域組成，結(jié)構(gòu)域的振動會激勵聲學(xué)域的壓力波動，聲學(xué)域的聲壓波動也會反過來作用在結(jié)構(gòu)域上對其產(chǎn)生影響，在聲學(xué)域與結(jié)構(gòu)域及其耦合面均存在不確定性影響因素，本文將某型客車對聲固耦合系統(tǒng)的不確定性分析方法展開研究，基于HyerWorks對可客車聲學(xué)響應(yīng)進行仿真分析，并對不確定系統(tǒng)進行魯棒性優(yōu)化，減小聲場的性能波動性。
關(guān)鍵詞：不確定性分析；HyperWorks；聲學(xué)仿真；魯棒性優(yōu)化；
備注：詳細案例見附件
基于HyperWorks的聲固耦合系統(tǒng)不確定性分析與優(yōu)化.pdf
展開 案例2：基于LMSVirtual.Lab Optimization模塊的聲振耦合優(yōu)化案例
基于LMSVirtual.Lab Optimization模塊的聲振耦合優(yōu)化案例
Edited by lengxuef
鐵盒內(nèi)部充滿空氣，在鐵盒上施加一個激振力，通過優(yōu)化鐵盒的板厚來降低鐵盒內(nèi)部某場點的聲壓。
感謝Superxjw在本人學(xué)習(xí)LMS Virtual.Lab過程中的幫助！
模型及視頻文件請到百度網(wǎng)盤下載：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=2442655140&uk=1728334102
展開 駕駛室結(jié)構(gòu)振動及其聲固耦合噪聲響應(yīng)分析
駕駛室結(jié)構(gòu)振動及其聲固耦合噪聲響應(yīng)分析
劉 鵬,劉 更,惠 巍
(西北工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院,西安 710072)
摘 要:利用有限元分析軟件ANSYS和聲學(xué)分析軟件SYSNO ISE對卡車駕駛室的振動與內(nèi)部聲場耦合做了數(shù)值計
算分析研究。介紹了振動頻響分析方法,動力學(xué)計算與聲學(xué)邊界元模型耦合的具體步驟。通過計算分析,分別研究
了駕駛室結(jié)構(gòu)的聲固耦合模型與非耦合模型對室內(nèi)聲場的影響,從而找出在不同的壁板厚度條件下,聲固耦合作用
對室內(nèi)噪聲的影響,以及駕駛室內(nèi)聲場的變化規(guī)律。
關(guān) 鍵 詞:駕駛室;振動;聲學(xué);有限元;邊界元;聲固耦合
駕駛室結(jié)構(gòu)振動及其聲固耦合噪聲響應(yīng)分析.pdf
展開 LMS virtual lab 間接邊界元計算聲固耦合流程(修改版) ￥25
一、前處理
用Nastran計算結(jié)構(gòu)的模態(tài)并輸出OP2文件(即在analysis里選擇Normal modes ,選擇solution type——result output Format——將op2 勾選上) 讓后進行分析就能得到op2文件了
打開LMS Virtual.Lab，進入start ——acoustics——acoustics Harmonic BEM模塊，F(xiàn)ile——import結(jié)構(gòu)網(wǎng)格structure（模態(tài)加屬性） 再次file——Import BEM網(wǎng)格（只輸入網(wǎng)格，不選模態(tài)和屬性）
