聲學工程及仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2015-11-08
聲學工程及仿真的視頻教程
COMSOL 聲學仿真
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Simcenter 3D 聲學仿真
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聲學工程及仿真的實例教程
聲學是一門古老的物理學科，與人們的日常生活息息相關。除了理論分析和試驗測試之外，基于物理和數學模型的虛擬仿真分析技術正在扮演越來越重要的角色，并在研究的廣度和深度方面發揮了越來越重要的作用，聲學仿真已經成為人們研究聲學、認識自然的重要手段。
聲學仿真工具的熟練使用通常是影響產品設計周期的重要因素。因此，MSC Software聯合技術鄰組織了本次的直播課程，旨在為聲仿真工程師構建聲學基本方程與現象的理論框架、建立客觀與感官的橋梁、概覽聲學仿真技術、介紹各行業的聲學仿真應用現狀與趨勢。
展開 只有當密度變化p和v均是微小量時，ρ和κs可分別用靜態常數值ρ0和κs0取代，方程中的非線性項可以拋棄，從而得到線性化的方程，
在通常的可聽聲強度下，線性聲學足以準確地描述聲波的運動規律。
因此，非線性聲學是關于有限幅度或大幅度聲現象的學問。非線性聲現象普遍存在，如聲共振腔內的駐波聲場，各種爆炸聲，發動機附近的震耳欲聾的聲，等等。按理，非線性聲學應該涵蓋在物理聲學之內。但是，非線性聲學內容極其豐富，范圍極其廣闊，因此獨立形成聲學的分支學科。
聲的非線性與媒質密切相關。有些媒質（如空氣，生物軟組織等）中易于形成大振幅非線性聲波，而在有些媒質（如水）較難形成非線性聲。
在非線性聲學中，很多熟知的概念必須更新；例如，聲速不再是一個常數，而是與媒質質點的運動速度成正比；聲波的波形在傳播過程中不再恒定（除了衰減之 外），而是隨著傳播距離的增加而發生畸形，甚至在極端情形下形成沖擊聲波；氣泡在聲作用下，發生強烈的非線性空化現象，等等。
由于非線性聲波不再滿足疊加原理，大大增加了處理此類問題的數學難度，故非線性聲學的發展遠不如線性聲學成熟完善。迄今，非線性聲學尚處于發展階段，是聲學中最具挑戰性的前沿基礎研究方向。
聲學領域常用的數值模擬方法
用于高質量音響的聲學仿真
聲學領域中基于物理原理的數學模型：
有限元(FEA )
邊界元(BEA )
聲線法(RAY&BEAM TRACIN G)
統計能量分析(SEA )
雜交方法 Hybrid Method
1. 有限元法和邊界元法
基于波動方程
適用于中低頻段
模態密度小
2. 統計能量法和聲線聲錐法
統計能量法基于能量流法
聲線聲錐法基于幾何聲學v適用于中高頻段
模態密度大
聲學仿真軟件：
1.
展開 現代聲學的研究及應用是及其廣泛的，小到一個音樂耳機的質量，大到汽車的噪聲處理，甚至潛艇在水下的隱身性能，都與聲學有著密切的關系。今天大家就和牛博士一起來窺探一下聲學的神秘吧。
美國蘋果公司的聲學實驗室，用來測試iPhone，iPad等設備
現代聲學
雖然整個聲學是以物理定理為基礎而建立的，但物理聲學（Physical Acoustics）作為聲學的基本分支有別于其它聲學分支，其所涉內容屬于基礎性的，其所關心的是聲傳播的基本現象和規律，包括聲反射、折射、透射、干涉、衍射、散射、吸收，物質的聲學性質，以及聲與物質的相互租用，等等。所以，物理聲學構成了聲學的內核。其它聲學分支大多從物理聲學分化發展而來的，并形成了各自專業的特色，且具有不同程度的工程與應用的特點。
經典聲學本質上是物理聲學，它以物理學的方法和理論，研究聲學的基本問題。物理聲學以波動理論為基礎，因此之故，早期把波動聲學視為物理聲學，以有別于與之相對的幾何聲學。近代以來，凡聲學問題，大多以波動理論為基礎的，若再把物理聲學與波動聲學等價，則未免把物理聲學涵蓋及整個聲學學科，似有不妥。
從經典聲學發展到現代聲學，物理聲學之內涵雖處于不斷演進之中，但作為聲學學科之核心，它始終以聲現象的物理機理和規律作為其基本的研究對象和范疇，其中涉及兩個兩方面。
其一，凡聲學中所涉及的聲學基本問題，均屬于物理聲學的研究對象。當代物理聲學的前沿研究領域包括，周期和復雜聲學介質的聲的傳播（反射、散射、透射、折射等），振動與聲的非線性和聲孤立子現象，極端環境或條件下的聲奇異現象，等等。此外，其它聲學分支的部分基礎性研究內容，也屬于物理聲學。例如，水聲學雖然獨立于物理聲學，但是涉及聲在海洋復雜環境下傳播等問題，當屬于物理聲學無疑。
展開 駕駛室外部會增加一層或多層聲腔，用以仿真聲音在車輛周圍的傳播。外部聲腔的自由面與SEA半無限流體（SIF，Semi-Infinite Fluids）相連。SIF是代表聲能量的匯聚，可表示為噪聲在自由場中的傳播。</p><p><br></p><p>整車SEA板及聲腔生成后可以自動生成連接Junction并進行連接的檢查，這些連接代表子系統間能量的傳遞。SEA子系統創建后，將需要定義其結構類型（均一結構、復材結構、三明治結構或一般夾層結構）和對應的材料屬性。</p><p><br></p><p>接下來，在SEA板或聲腔面上定義聲學包材料，定義過孔件的傳遞損失，泄漏的類型及尺寸。聲學包材料在VA One中可以定義為噪聲控制處理（NCT，Noise Control Treatment）。噪聲控制處理提供了消除或減少噪聲和振動的功能。對于結構子系統SEA板，NCT對SEA板提供了阻尼減振的作用，而對于聲腔，NCT主要用于吸收降低噪聲能量。這些NCT有多層，每層可以由多孔彈性材料組成，如發泡海綿和玻璃棉。具有挑戰性的任務是測量/估算這些多孔材料的BIOT性能參數。為了估計BIOT性能參數，將車輛的整個聲學包NCT拆解，然后進行裁剪，制作用于阻抗管測試的樣本，接下來在阻抗管中測量樣本的法向入射吸聲系數，最后在FOAM-X軟件中使用這些吸聲系數間接反推多孔材料的BIOT性能參數。此項目中中型卡車的聲學包NCT分為五大子系統：（1）中地板（2）側地板（3）頂棚（4）側圍和后圍飾件（5）發動機隔音墊。
展開 研究內容：
傳統的聲學吸收器被用于具有與工作波長相當的厚度的結構，這在低頻范圍的實際應用中造成了主要障礙。我們提出了一種基于超表面的完美吸收體，能夠在極低頻區域實現聲波的完全吸收。具有深亞波長厚度至特征尺寸k＝223的超表面由多孔板和螺旋共面氣室組成。基于完全耦合的聲學熱力學方程和理論阻抗分析的模擬被用于揭示基礎物理和聲學性能，顯示出極好的一致性。
圖1.傳統微穿孔板與聲學超表面的結構示意圖
圖2.論文中阻抗分析和數值模擬的吸聲系數曲線
數值模擬：
在comsol中利用熱黏性聲學接口對聲學超材料的聲學特性進行仿真分析。建立的幾何模型如下所示。
圖3.幾何模型的構建
吸聲系數曲線的數值模擬值如下所示：
圖4.數值模擬中的吸聲系數
理論計算：
通過聲電類比法計算得到聲學超表面的吸聲系數，其理論計算如下：
首先由經典的微穿孔理論得到吸聲結構的聲阻抗和吸聲系數：
yc為環繞型腔體的等效聲阻抗：
在計算軟件中導入吸聲系數理論計算的公式，從而計算出吸聲系數曲線
吸聲系數曲線的理論計算值如下所示
圖5.理論計算得到的吸聲系數
綜上，理論計算和數值分析的吸聲系數曲線具有很好的一致性，同時與論文中的結果完全相同。
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工程系統動力學、建模、仿真與設計：拉格朗日圖與鍵圖方法
工程系統動力學、建模、仿真與設計.epub
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英文 |EPUB（真實）|2021年 |217頁 |ISBN ：無 |20.4 MB
本書介紹了有效的系統建模方法，包括拉格朗日圖和鍵圖，以及相關工程軟件工具20-sim的應用。內容面向工程學生和該領域的專業人士，支持他們理解和應用這些建模
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在CAE（計算機輔助工程）領域，有一個共識：工程師80%的時間都耗費在有限元模型的建立、幾何清理與網格劃分上，而真正的仿真求解僅占20%。這一行業痛點，催生了對高效、精準、靈活的仿真前處理工具的極致需求，而Altair HyperMesh，正是憑借數十年的技術沉淀，成為全球工程師公認的“網格王者”，重新定義了CAE仿真的效率與精度邊界，成為汽車、航空航天、重型設備等多行業創新研發的核心支撐。
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一、引言
在《3DGS技術詳解（一）：3DGS如何融合動態天氣與光照等環境因素？》文章中，我們系統梳理了3D高斯潑濺（3DGS）如何突破靜態重建的局限，實現對動態天氣、移動光源等復雜環境因素的建模與仿真。這標志著3DGS已不再僅僅是“高保真場景重建工具”，而開始具備承載真實世界多變性的潛力。
然而，一個能夠以假亂真的視覺場景，對于自動駕駛仿真、數字孿生等工業應用而言，仍然只是起點。仿真系統的真正價值
原創 標簽：#CAE軟件 #PreSys #LS-DYNA #HPC #Engineering
在傳統流程中，工程師通常需要：
HyperMesh → 前處理
LS-DYNA → 求解
LS-PrePost → 后處理
而
PreSys
正在改變這一模式。
