ansys振動聲輻射
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys振動聲輻射的實例教程
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原文是作者張亞東在聲學樓論壇七周年的講稿。
微型揚聲器膜片的振動與輻射
之前的文章有提到不同的揚聲器低頻失真的數值仿真方法。可以利用comsol等多物理場有限元仿真軟件進行耦合求解，計算量比較大。
matlab耦合simulink建模進行非線性仿真。
【揚聲器系統設計與仿真】揚聲器失真仿真
簡化后，進行迭代解析求解的方法
一種新的揚聲器單元低頻非線性模型的迭代求解法
那篇文章采用matlab耦合simulink建模，是因為比較直觀，容易修改而已，直接用matlab也是一樣。為求盡可能準確，采用的是單頻點的正弦信號作為激勵，而且有matlab和simulink相互傳遞數據的過程，所以求解時間會略長。
這篇文章嘗試使用不同激勵信號進行揚聲器低頻失真的數值仿真。仿真工具matab。使用的求解方法是經典四階龍格庫塔法。 計算比上面的方法快了很多。 其實就是網上扒了現成的四階龍格庫塔法的matlab實現方法，然后再把方程改成揚聲器的二階非線性微分方程就行了。
輸入電壓激勵信號可以選擇：單點掃頻，連續對數掃頻，白噪，粉噪，脈沖信號，multitone等等。電壓幅值盡可能大，以激發揚聲器較大失真。
展開 一般的參考書籍中很少專門提到揚聲器有效振動質量Mms以及有效輻射面積Sd的具體計算方法。
實際操作過程中，大部分工程師都是采用假設折環正中一半的振動質量參與有效振動以及正中的尺寸參與有效輻射。 對大口徑的低音喇叭來說，這種方法得到的揚聲器有效振動質量以及有效輻射面積，大部分情況下足夠近似。 但對某些特殊情況，或者微型揚聲器/高音/壓縮高音等小口徑/對這兩個參數非常敏感的產品則這種粗略的方法偏差較大。
本文希望探討這兩個揚聲器的TS關鍵參數的具體表達方式，以及如何預測計算和實際測量。
一、揚聲器有效振動質量Mms
折環/支片等可以類比彈簧的部件參與有效振動的質量為其本身質量的1/3。前提：該部件為均勻均厚且各項同性的材質。
具體推導過程可以參看南京大學《聲學基礎》第一章的內容。
二、揚聲器有效輻射面積Sd
精確測量/預測揚聲器有效輻射面積Sd是非常關鍵的，尤其對于微型揚聲器/高音/壓縮高音。
在這其中，Klippel公司做了一些工作。可以采用Klippel的Scanner模塊對Sd進行精確測量。另外還有一些近似預估的測量方法。 當然，知曉其原理后，也可以通過有限元進行仿真預測。
其原理就是將振膜整體運動移動的空氣體積△V，除以其△x，即得到振膜的等效Sd。不同頻率下的Sd是略有差異的。
當然實際運動過程不會這么簡單。大信號狀態下的有效輻射面積會發生變化；存在分割振動的模態時，有效輻射面積也會發生變化。 但對小信號狀態下的Sd預估是足夠精確的。
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展開 一般的參考書籍中很少專門提到揚聲器有效振動質量Mms以及有效輻射面積Sd的具體計算方法。
實際操作過程中，大部分工程師都是采用假設折環正中一半的振動質量參與有效振動以及正中的尺寸參與有效輻射。 對大口徑的低音喇叭來說，這種方法得到的揚聲器有效振動質量以及有效輻射面積，大部分情況下足夠近似。 但對某些特殊情況，或者微型揚聲器/高音/壓縮高音等小口徑/對這兩個參數非常敏感的產品則這種粗略的方法偏差較大。
本文希望探討這兩個揚聲器的TS關鍵參數的具體表達方式，以及如何預測計算和實際測量。
一、揚聲器有效振動質量Mms
折環/支片等可以類比彈簧的部件參與有效振動的質量為其本身質量的1/3。前提：該部件為均勻均厚且各項同性的材質。
具體推導過程可以參看南京大學《聲學基礎》第一章的內容。
二、揚聲器有效輻射面積Sd
精確測量/預測揚聲器有效輻射面積Sd是非常關鍵的，尤其對于微型揚聲器/高音/壓縮高音。
在這其中，Klippel公司做了一些工作。可以采用Klippel的Scanner模塊對Sd進行精確測量。另外還有一些近似預估的測量方法。 當然，知曉其原理后，也可以通過有限元進行仿真預測。
其原理就是將振膜整體運動移動的空氣體積△V，除以其△x，即得到振膜的等效Sd。不同頻率下的Sd是略有差異的。
當然實際運動過程不會這么簡單。大信號狀態下的有效輻射面積會發生變化；存在分割振動的模態時，有效輻射面積也會發生變化。 但對小信號狀態下的Sd預估是足夠精確的。
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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。過高的NVH會導致產品壽命縮短
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短、維護成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設計階段早期解決NVH挑戰至關重要，以避免設計階段后期出現重大NVH問題。
電機NVH分析本質上是一個結合了電磁和機械分析的、復雜的多物理場問題——因為電機NVH問題通常源于電磁力與結構組件（如定子）之間的相互作用。因此，全面了解電機的電磁和機械屬性對于準確預測其NVH
【問題描述】
一個雙波導管結構如下圖所示。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
微型揚聲器膜片的振動與輻射
之前的文章有提到不同的揚聲器低頻失真的數值仿真方法。可以利用comsol等多物理場有限元仿真軟件進行耦合求解，計算量比較大。
matlab耦合simulink建模進行非線性仿真。
【揚聲器系統設計與仿真】揚聲器失真仿真
簡化后，進行迭代解析求解的方法
一種新的揚聲器單元低頻非線性模型的迭代求解法
那篇文章采用matlab
已征得作者授權轉載分享。 供大家參考。
原文是作者張亞東在聲學樓論壇七周年的講稿。
一般的參考書籍中很少專門提到揚聲器有效振動質量Mms以及有效輻射面積Sd的具體計算方法。
實際操作過程中，大部分工程師都是采用假設折環正中一半的振動質量參與有效振動以及正中的尺寸參與有效輻射。 對大口徑的低音喇叭來說，這種方法得到的揚聲器有效振動質量以及有效輻射面積，大部分情況下足夠近似。 但對某些特殊情況，或者微型揚聲器/高音/壓縮高音等小口徑/對這兩個參數非常敏感的產品則這種粗略的方法偏差較大
一般的參考書籍中很少專門提到揚聲器有效振動質量Mms以及有效輻射面積Sd的具體計算方法。
實際操作過程中，大部分工程師都是采用假設折環正中一半的振動質量參與有效振動以及正中的尺寸參與有效輻射。 對大口徑的低音喇叭來說，這種方法得到的揚聲器有效振動質量以及有效輻射面積，大部分情況下足夠近似。 但對某些特殊情況，或者微型揚聲器/高音/壓縮高音等小口徑/對這兩個參數非常敏感的產品則這種粗略的方法偏差較大
