ansys聲輻射聲場
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys聲輻射聲場的實例教程
之前談到了一種聲場輻射的濾波器。
聲濾波器（一）如何形成360°的全方位聲場覆蓋
今天再介紹另一種思路。 其理論思路和上一種是一樣的。都是增加了一個旁路的赫姆霍茲共鳴腔。 對消除前腔的諧振或者振膜分割振動都是有效的。
以下是Bose公司提出的一個專利。是用到號角類壓縮高音上的。
原音箱模型：
下圖中在高音的折環部分增加了一個腔體。部件216是聲阻部件。聲阻可以由抵抗空氣流材料，比如屏障類或泡沫類材料構成。部件214是附加的腔體，其尺寸根據需要修正的頻率點來決定。
諧振拐點公式：
其中R是聲阻值，V是腔體容積
下面是Bose公司做的一些實驗數據：
固定腔體容積，改變屏障聲阻：
固定屏障聲阻，改變腔體容積：
可以很明顯看出，部件216的聲阻值變化對輻射的頻率響應影響很大
也可以采用無源輻射器
等效電路示意
實驗數據
還有其他多種形式：
展開 該結構由兩個波導管和一個被吸聲材料所封閉的長方體空間構成。現在這兩個波導管的進口段各施加頻率是1360HZ，振幅是1PA的聲壓波。現在要求整個結構內部的聲壓分布，并重點比較幾個對稱點處聲壓的大小和相位。
【問題分析】
1. 這是一個諧響應分析問題。
2. 由于涉及到聲場和邊界層，而且是三維的規則空間結構，所以使用FLUID220單元，并分別給定不同的關鍵字，以表達聲場主體和邊界層。為了方便建模，先用MESH200建模四個面，然后通過拉伸的方式形成上述兩個區域。
3. 對邊界節點設置壓力為零的聲-軟邊界條件。
4. 在兩個波導管的進口處設置壓力激勵源。
5. 用POST1繪制聲壓云圖，而用POST26取出幾個對稱點的聲壓，進行比較。
6. 本例子來自于ANSYS15聲場分析的例子《13.9. Example: Radiation from Two Waveguides》，為方便講解，對命令流進行了調整，并在后處理中加入了云圖顯示。
7. 本例使用命令流進行講解。
【求解步驟】
1. 建模
1.1 選擇單元類型
在命令窗口中輸入
/prep7
et,11,200,7
et,1,220,,1
et,2,220,,1,,1
上述命令首先進入了前處理器
然后定義了三種單元，其中
200是MESH200，用于定義面單元。該單元主要是為了創建其它體單元做過渡。用完后就會清除掉。
220是FLUID220，其中第3行的該單元用于域內，建模空氣；而第4行用于建模邊界，表達網格截斷。
1.2 創建材料模型
在命令窗口中輸入
c0=340
mp,dens,1,1.
mp,sonc,1,c0
上述命令用于定義材料的密度和聲速。
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本文原刊登于Ansys.com：《Analyzing Noise, Vibration, and Harshness With Ansys Motor-CAD NVH Tuning》
作者： Shi-Uk Chung | Ansys 高級應用工程師
編輯整理：王楊 | Ansys 主任應用工程師
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。
在RF濾波器領域，MEMS可用于構建聲表面波（SAW）和體聲波（BAW）濾波器。
MEMS應用的多樣性
MEMS器件種類繁多，在汽車、航空航天、國防和醫療保健等眾多應用和行業中，MEMS 都發揮著重要作用。比如，MEMS傳感器可用于檢測不同行業中的各種刺激，包括聲學、流體流動、溫度、壓力、半導體制造設備的真空度、慣性效應、磁場、化學品以及輻射等。
聲學分析需要考慮聲固耦合或聲輻射技術，因為涉及到內場的聲固耦合分析或外聲場的輻射聲功率計算，雖然封閉聲場可以基于模態法減少計算時間，外聲場可以采用格林法或聲傳遞函數等方法減少計算時間，但是，聲學網格分網、聲固耦合計算還是要花費更長的計算時間，造成企業需要更大的硬件資源和更長開發周期。
圖1：具有寬齒底的定子
圖2比較了未調諧的Motor-CAD等效輻射功率（ERP）水平與圖1所示電機在Ansys Mechanical結構有限元分析（FEA）軟件中的結果。Motor-CAD解析模型可準確預測由三階力諧波激勵的第0階模態（膨脹模態）。然而，由于寬齒底對定子軛剛度的影響，它無法有效預測由二階力諧波分量激勵的第6階模態（六邊形模態）。
該方法非常適合分析大規模場景中的聲能量，如汽車座艙、飛機客艙、工廠噪聲、列車內的噪聲傳播以及外部輻射，而這些場景對于傳統的波動聲學方法極具挑戰性。
優點：
? 可以更快地分析大空間、高頻的聲學傳播。
? 在流體域的任意位置獲取噪聲分布圖和頻率響應函數。
? 僅需提供最少輸入參數（二維表面網格、吸聲系數和噪聲源）。
路徑貢獻量化
單路徑貢獻量：
貢獻量占比：
（2）空氣聲TPA（體積加速度法）
針對空氣傳播的噪聲（如風噪、發動機表面輻射聲），以“體積加速度”描述聲源輻射強度。
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。
目前，我們支持四種外聲場分析方法：
等效輻射功率法（適合簡單場景）；
瑞利法（適用于有邊界問題）；
無限元法（大場景傳播）；
自適應匹配層法（用于不同區域聲阻分析）。
目前，我們支持四種外聲場分析方法：
等效輻射功率法（適合簡單場景）；
瑞利法（適用于有邊界問題）；
無限元法（大場景傳播）；
自適應匹配層法（用于不同區域聲阻分析）。
即使在所有其他機器或組件都在輻射噪聲的情況下，也可以在單個機器或單個組件上進行測量，因為穩定的背景噪聲對基于聲強的聲功率測量沒有任何影響。
由于聲強既可以指示方向也可以指示幅度，因此在定位聲源時也非常有用。因此，可以就地研究復雜振動機械的輻射方向圖。
聲場
聲場是有聲音的區域。根據聲波傳播的方式和環境將其分類。下面將描述一些例子，并討論聲壓和聲強之間的關系。
