ANSYS聲學(xué)耦合的案例
報(bào)名：ANSYS首席聲學(xué)專家談聲學(xué)最新仿真技術(shù)和應(yīng)用研討會
深入了解內(nèi)核
特邀ANSYS總部首席專家分享最新聲學(xué)仿真技術(shù)
以及電動汽車NVH，馬達(dá)振動噪聲等多物理場仿真應(yīng)用
想必大部分駕駛員都有過類似的經(jīng)歷：高速公路行駛時(shí)汽車內(nèi)部變得嘈雜擾人，必須調(diào)高收音機(jī)音量才能聽到喜歡的電臺節(jié)目或者需要提高嗓音才能與乘客進(jìn)行交談，這是在高速公路駕駛時(shí)空氣湍流流經(jīng)車身造成的…在“人人都想擁有的吹風(fēng)機(jī)”問世前，你是否知道戴森空氣動力學(xué)研究負(fù)責(zé)人也對其團(tuán)隊(duì)發(fā)出靈魂三問：我們?nèi)绾尾拍茏龅酶茫课覀冊鯓硬拍茏尶諝饬鲃痈欤课覀冊鯓硬拍芟諝馔牧鳎?諸如此類場景…其實(shí)聲學(xué)分析被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，如何讓求解相關(guān)聲學(xué)仿真問題更加便捷，工程師怎樣基于ANSYS Workbench對聲學(xué)問題進(jìn)行快速求解。10月10日，我們將有機(jī)會與ANSYS首席專家趙力博士面對面，共話ANSYS聲學(xué)仿真最新技術(shù)和應(yīng)用。本次研討會將對ANSYS Mechanical 聲學(xué)產(chǎn)品中的壓力聲學(xué)、建筑聲學(xué)、熱粘聲學(xué)和孔隙彈性聲學(xué)模塊，包括數(shù)理背景、有限元技術(shù)、復(fù)雜聲學(xué)材料特性、邊界條件、激勵(lì)聲源、求解器和HPC技術(shù)、前后處理器以及流固相互作用進(jìn)行詳細(xì)闡述，深入討論振動聲學(xué)、ANSYS各產(chǎn)品之間的多物理場耦合技術(shù)與模擬流程及其工程應(yīng)用，相信大家借此機(jī)會將對ANSYS Mechanical 聲學(xué)產(chǎn)品有更全面的了解。
特邀嘉賓
趙力博士，1983年畢業(yè)于南京工學(xué)院電子工程系。
展開 LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第四課 耦合模態(tài)計(jì)算
第四課給大家講解一下耦合模態(tài)問題。LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)模塊里的結(jié)構(gòu)求解器SAMCEF能夠很方便地計(jì)算結(jié)構(gòu)耦合模態(tài)。通常如油箱、水下潛艇結(jié)構(gòu)等計(jì)算結(jié)構(gòu)模態(tài)時(shí)均要考慮周圍流體對其影響。在LMS Virtual.Lab 11中，能夠方便地使用聲學(xué)有限元或者聲學(xué)邊界元中的結(jié)構(gòu)求解器計(jì)算耦合模態(tài)。本課采用聲學(xué)有限元中的結(jié)構(gòu)求解器計(jì)算一薄板與聲腔（介質(zhì)為水）的耦合模態(tài)。
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展開 LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第十一課 邊界元聲振耦合計(jì)算
解聲學(xué)邊界元法進(jìn)行聲振耦合計(jì)算。在本課中使用一平面波激勵(lì)一圓柱結(jié)構(gòu)，然后利用聲振耦合計(jì)算場點(diǎn)聲壓分布、結(jié)構(gòu)振動位移等參數(shù)。本課講解之后，作為最基本的聲學(xué)有限元、聲學(xué)邊界元、聲振耦合計(jì)算等就已經(jīng)有了一個(gè)基本的體系，希望廣大朋友細(xì)心總結(jié)前十一課的內(nèi)容。下一節(jié)課將對聲學(xué)有限元、聲學(xué)邊界元、聲振耦合計(jì)算做一個(gè)橫向的演示課程，讓大家更深入和更靈活地運(yùn)用這些知識。
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展開 LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第九課 直接聲振耦合計(jì)算隔聲量
本節(jié)課將使用直接聲振耦合的方法計(jì)算板塊隔聲量，在本課中，還是使用聲學(xué)有限元中的AML方法（FEM-AML），這一課類似的內(nèi)容，在LMS Virtual.Lab 11的On-Line Help中有，這是一個(gè)非常非常典型的例子！在老版本的VL中，大家可以看到李增剛書上計(jì)算板塊隔聲量使用的是邊界元法并且引入了結(jié)構(gòu)模態(tài)，在新版Virtual.Lab 11中引入了結(jié)構(gòu)求解器，所以對于隔聲量計(jì)算這類典型的聲振耦合問題，可以用直接聲振耦合的辦法解決，并且結(jié)合AML快速計(jì)算。此外，在LMS Virutal.Lab中還可以利用AML單元屬性，自動獲取通過聲功率、自動計(jì)算傳遞損失！這些在本課中都有講解！希望大家好好掌握這個(gè)例子
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[轉(zhuǎn)帖]LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第九課 直接聲振耦合計(jì)算隔聲量
在本課中，還是使用聲學(xué)有限元中的AML方法（FEM-AML），這一課類似的內(nèi)容，在LMS Virtual.Lab 11的On-Line Help中有，這是一個(gè)非常非常典型的例子！在老版本的VL中，大家可以看到李增剛書上計(jì)算板塊隔聲量使用的是邊界元法并且引入了結(jié)構(gòu)模態(tài)，在新版Virtual.Lab 11中引入了結(jié)構(gòu)求解器，所以對于隔聲量計(jì)算這類典型的聲振耦合問題，可以用直接聲振耦合的辦法解決，并且結(jié)合AML快速計(jì)算。此外，在LMS Virutal.Lab中還可以利用AML單元屬性，自動獲取通過聲功率、自動計(jì)算傳遞損失！這些在本課中都有講解！希望大家好好掌握這個(gè)例子！
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原作者：Superxjw
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本節(jié)課將使用直接聲振耦合的方法計(jì)算板塊隔聲量，在本課中，還是使用聲學(xué)有限元中的AML方法（FEM-AML），這一課類似的內(nèi)容，在LMS Virtual.Lab 11的On-Line Help中有，這是一個(gè)非常非常典型的例子！在老版本的VL中，大家可以看到李增剛書上計(jì)算板塊隔聲量使用的是邊界元法并且引入了結(jié)構(gòu)模態(tài)，在新版Virtual.Lab 11中引入了結(jié)構(gòu)求解器，所以對于隔聲量計(jì)算這類典型的聲振耦合問題，可以用直接聲振耦合的辦法解決，并且結(jié)合AML快速計(jì)算。此外，在LMS Virutal.Lab中還可以利用AML單元屬性，自動獲取通過聲功率、自動計(jì)算傳遞損失！這些在本課中都有講解！希望大家好好掌握這個(gè)例子！
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原作者Superxjw
展開 平板聲學(xué)分析Ansys
檢測到結(jié)構(gòu)模型的固有頻率
/post26
plcplx,0
nsol,2,1,u,x,d1ux
store
conjug,3,2
prod,4,2,3
sqrt,5,4
*get,uxmx,vari,5,extrem,tmax
/COM -------------------------------------------------------------
/COM Expected Result:
/COM
/COM The following "uxmx" should equal
/COM -------------------------------------------------------------
*status,uxmx
finish
平板的聲學(xué)分析Ansys.doc
展開 ANSYS中的阻尼等聲學(xué)知識及實(shí)例
明確ANSYS中的阻尼，聲吸收，阻抗的含義：
阻尼是指動力學(xué)問題相關(guān)的能量損失，可以在瞬態(tài)或諧波聲學(xué)中包括。聲的吸收和阻抗指壓力自由度相關(guān)的損失。ANSYS中的阻抗用來標(biāo)識聲表面可以吸收能量的開關(guān)，MU指能量在指定聲表面被吸收的數(shù)量。這個(gè)用途對ANSYS是特殊的，意義比廣義聲學(xué)中更為嚴(yán)格。
通常的一個(gè)誤解是約束的邊界是吸收邊界。實(shí)際上這種邊界反射壓力脈沖并將其反號。各種邊界條件總結(jié)如下：
MU值 DOF（自由度約束) 結(jié)果邊界條件
u=0 未約束 無壓力反號
Mu=1 未約束 吸收邊界（仿佛另一側(cè)有相同材料）
Mu=∞ 未約束 壓力反向的反射邊界
Mu=any 約束 壓力反向的反射邊界
Mu=0 模擬剛性壁條件：無吸收，100%反射聲能。Mu<1表示（至少是典型如此）聲波從低密度流體進(jìn)入高密度流體。例如聲波在空氣中傳播碰到空氣/水界面就像遇到剛性墻壁，因此Mu會很小，為0.05。在譜的另一端，MU=∞相應(yīng)于壓力釋放（P=0）邊界。聲在水中傳播遇到空氣/水界面就如同是p=0邊界。這樣大的MU值可以用于模擬聲在水中傳播的空氣/水邊界。如果要模擬聲從高密度媒質(zhì)到低密度媒質(zhì)，設(shè)定的MU值應(yīng)大于1。
下面例子示意了阻尼和聲吸收的使用。這個(gè)問題是聲學(xué)管，類似于管弦樂和弦，施加到一端的壓力向另一端傳遞在盡頭反射。問題包括壓力波的幾次反復(fù)，表明在管封閉端的吸收。包括了不同的阻尼值（對阻尼矩陣）和MU（吸聲端）。阻抗值對全反射邊界為0，有吸收的為1。
展開 ansys流固耦合分析與工程實(shí)例 附ANSYS流固耦合分析與工程實(shí)例下載
ANSYS流固耦合簡介
ANSYS 很早便開始進(jìn)行流固耦合的研究和應(yīng)用， 目前 ANSYS 中的流固耦合分析算法和功能已相當(dāng)成熟，可以通過或者不通過第三方軟件(如 MPCCI)實(shí)現(xiàn) ANSYS Mechanical APDL + CFX、ANSYS Mechanical APDL + FLUENT、ANSYS Mechanical + CFX 的流固耦合分析。
從算法上講，ANSYS(也包括其他大型商業(yè)軟件)主要采用分離解法也就是載荷傳遞法求解流固耦合問題。但從數(shù)據(jù)傳遞角度出發(fā)，流固耦合分析還可以分為兩種：單向流固耦合分析(oneway coupling 或 unidirectional coupling)和雙向流固耦合分析(twoway coupling 或bidirectional coupling)。
展開 ANSYS Workbench單向流固耦合案例 附ANSYS流固耦合分析與工程實(shí)例下載
圖17 顯示導(dǎo)入的流體載荷
圖18 應(yīng)力計(jì)算結(jié)果
10總結(jié)
單向耦合計(jì)算思路很簡單，就是先算流體，然后將流體壓力作為載荷施加到固體上。
下載地址：ANSYS流固耦合分析與工程實(shí)例
ANSYS軟件在模擬分析聲學(xué)換能器中的應(yīng)用
aANSYS是通常用于分析和設(shè)計(jì)聲學(xué)換能器的有限元軟件之一,通過實(shí)例給出分析聲學(xué)換能器的處理過程,包括建模、施加載荷、設(shè)置求解選項(xiàng)、使用后處理器、以及獲得換能器振動輻射參數(shù)的一般過程,并涉及寬帶換能器、矢量換能器的發(fā)射與接收問題,對ANSYS有限元軟件模擬換能器的一些經(jīng)常遇到的問題細(xì)節(jié)的處理方法做了較全面的概括。還簡要討論了流體中結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的一般處理方法,對結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算操作并獲得換能器的特性參數(shù)等等。
ANSYS軟件在模擬分析聲學(xué)換能器中的應(yīng)用.pdf
Ansys完善的NVH解決方案介紹，涉及聲學(xué)求解器、振動沖擊分析等【6月12直播】
Ansys Mechanical NVH 是 Ansys 公司開發(fā)的一款用于噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）分析的軟件工具。
本次研討會從電磁激勵(lì)分析、振動沖擊分析、聲學(xué)分析、聲品質(zhì)優(yōu)化四個(gè)方面出發(fā)，介紹其完善的聲學(xué)求解器能力以及Mechanical NVH工具集等關(guān)鍵技術(shù)。
6月12日，Ansys 2025R1系列研討會『Ansys Mechanical NVH分析綜合解決方案』如期進(jìn)行，下滑預(yù)約??
時(shí)間：6月12日（星期四），16：00-17：00
內(nèi)容簡介：本次網(wǎng)絡(luò)研討會主要介紹Ansys 完善的NVH解決方案：電磁激勵(lì)分析-振動沖擊分析-聲學(xué)分析-聲品質(zhì)優(yōu)化；完善的聲學(xué)求解器能力。聚焦于與傳統(tǒng)的幾何建模和抽取聲學(xué)域相比10倍速的NVH Mesh Workflows，仿真與試驗(yàn)對標(biāo)的Mechanical NVH工具集等關(guān)鍵技術(shù)。
講師：
鄭偉巍 | Ansys高級應(yīng)用工程師
畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)熱力渦輪機(jī)專業(yè)，20年不同領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)有限元仿真應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。目前負(fù)責(zé)Ansys結(jié)構(gòu)產(chǎn)品技術(shù)支持工作，主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品：Mechanical，nCode，Motion。
形式：線上
費(fèi)用：免費(fèi)
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- -THE END- -
技術(shù)鄰簡介：
技術(shù)鄰專注于工科技術(shù)社區(qū)，從最早的CAE技術(shù)社區(qū)（中國CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來，在CAE領(lǐng)域有20年的教學(xué)和咨詢服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。
展開 基于Ansys WB耦合場瞬態(tài)模塊的熱-力耦合分析（案例：剎車盤）
基于Ansys WB耦合場瞬態(tài)模塊的熱-力耦合分析
1、引言
熱-力耦合分析根據(jù)其耦合的方式一般分為順序耦合和完全耦合；順序耦合是單向的，如已知溫度計(jì)算結(jié)構(gòu)體的變形、應(yīng)力、應(yīng)變等；而完全耦合是雙向的，如剎車盤制動過程，盤片與摩擦片的摩擦生熱，熱又導(dǎo)致盤片變形，變形的盤片進(jìn)一步影響盤片和摩擦片的接觸關(guān)系，又進(jìn)一步的影響摩擦生熱，即力→熱→力→......熱力雙向耦合。
隨著Workbench軟件的更新，再2020以后的版本中加入了耦合場分析模塊，無論是順序耦合和完全耦合，均不需要插入命令流，大大簡化了分析流程。本文采用耦合場瞬態(tài)模塊進(jìn)行完全熱-力耦合分析。
圖1 WB耦合場模塊
2、三維模型搭建與網(wǎng)格劃分
利用solidworks對剎車盤進(jìn)行三維模型的搭建，摩擦片距剎車盤預(yù)定距離為1mm，如圖2所示，導(dǎo)入Hypermesh中進(jìn)行幾何清理（將小孔、窄邊等進(jìn)行優(yōu)化）和網(wǎng)格劃分，如圖3所示，值得注意的是WB對.inp格式（Abaqus）的網(wǎng)格兼容性較好，因此Hypermesh導(dǎo)出網(wǎng)格類型為Abaqus的.inp文件。在這里不再過多的介紹前處理部分，主要針對耦合場的搭建與分析。
圖2剎車盤三維模型
圖3 剎車盤網(wǎng)格劃分
3、耦合場分析搭建
從外部導(dǎo)入.inp網(wǎng)格文件，搭建分析流程，如圖4所示。
圖4 分析流程搭建
3.1 材料定義
材料屬性的定義，參考論文[1]所給出的參數(shù)，如下表所示。
對于熱力耦合分析，比熱容、線膨脹系數(shù)、熱傳導(dǎo)系數(shù)是三個(gè)必要的熱力學(xué)參數(shù)。
展開 Ansys Lumerical | 通過微透鏡和端面耦合器將光纖與光子芯片耦合
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在本案例中，我們演示了使用微透鏡和端面耦合器進(jìn)行光纖到光子芯片的耦合。我們引入 Zemax OpticStudio以解決實(shí)際錯(cuò)位情況下通過微光學(xué)元件的傳播問題。作為演示，我們在正常條件下通過各個(gè)步驟查看功率損耗，然后進(jìn)行非理想情況、自定義選項(xiàng)和復(fù)雜的公差研究。我們將討論影響仿真精度的重要模型設(shè)置；然后提供有關(guān)如何分析不同對準(zhǔn)場景或使用自定義光學(xué)元件的指南。
概述
在光子學(xué)中，將信號耦合到芯片是一項(xiàng)獨(dú)特的挑戰(zhàn)，需要精確對準(zhǔn)和復(fù)雜的封裝。鑒于耦合性能對芯片的功能至關(guān)重要，因此這種設(shè)計(jì)因?yàn)楫a(chǎn)量損失、過度設(shè)計(jì)和額外的加工/封裝費(fèi)用占技術(shù)成本的很大一部分也就不足為奇了。隨著行業(yè)趨勢朝著 3D 集成電路內(nèi)共封裝光學(xué)器件的方向發(fā)展，開發(fā)工作流程以準(zhǔn)確模擬可靠性并做出經(jīng)濟(jì)可行的設(shè)計(jì)決策變得勢在必行。
雖然尚無行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但耦合是通過光柵耦合器、衰減耦合器或端面耦合器等標(biāo)準(zhǔn)器件實(shí)現(xiàn)的。端面耦合器是制造在芯片邊緣的，將光纖靠近芯片邊緣，并采用大尺寸模斑轉(zhuǎn)換器（SSC）將較大的光纖模式絕熱轉(zhuǎn)換為波導(dǎo)模式。雖然這些器件在放置位置和尺寸方面存在限制，但它們可以提供寬帶、偏振不敏感性和低插入損耗（IL）。本征模展開法（EME）是一種沿傳播軸分析導(dǎo)模光學(xué)有效且準(zhǔn)確的方法，非常適合高效仿真SSC器件，而這些器件通常對于FDTD來說太大了。
假設(shè)光纖和SSC之間完美接觸和對準(zhǔn)，這在考慮IL時(shí)是合理的；但這沒法分析錯(cuò)位的容差，也無助于設(shè)計(jì)在制造/封裝變化下穩(wěn)健的系統(tǒng)。為此，我們拓展了結(jié)合Zemax的物理光學(xué)傳播（POP）工具的方法，以可靠地仿真錯(cuò)位并分析更復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)。
步驟1：Lumerical MODE 中的光纖分析（可選）
使用FDE求解器求解光纖的模式，并通過.ZBF格式將模場導(dǎo)出到OpticStudio。
展開 淺談流固耦合<2>：ANSYS中的流固耦合
在ANSYS軟件中使用流固耦合計(jì)算是很方便的。
在ANSYS中，進(jìn)行流體計(jì)算的軟件主要是FLUENT與CFX，而參與固體力學(xué)計(jì)算的模塊主要是APDL（俗稱的經(jīng)典模塊）與Mechanical。這四款軟件的中流體計(jì)算模塊與固體計(jì)算模塊的相互組合，即可構(gòu)成流固耦合計(jì)算方案。由于本人對于APDL的耦合計(jì)算應(yīng)用較少，因此本次不打算討論APDL在流固耦合上的應(yīng)用。
前面提到，流固耦合計(jì)算可分為單向耦合與雙向耦合，利用CFX或FLUENT與Mechanical的聯(lián)合仿真，可以實(shí)現(xiàn)單向耦合和雙向耦合。（需要注意的是：14.0之后的版本中才允許FLUENT通過System Coupling模塊與Mechanical實(shí)現(xiàn)雙向耦合計(jì)算，在之前的版本中FLUENT只能做單向耦合）。
1、單向耦合
單向耦合指的是只有一方求解器向另一方發(fā)送數(shù)據(jù)信息，另一方并不反回?cái)?shù)據(jù)。分為兩種情況：
（1）流體求解器向固體求解器發(fā)送壓力及溫度數(shù)據(jù)。這是最常見的單向耦合計(jì)算。通常用在固體熱應(yīng)力計(jì)算，或計(jì)算流體載荷在固體上產(chǎn)生的應(yīng)力。一般來說這種計(jì)算都是基于固體小變形假設(shè)，也就是說固體的形變對流場產(chǎn)生的影響可以忽略。
（2）固體變形對流場的影響。這種情況在實(shí)際計(jì)算過程中很少應(yīng)用到，因?yàn)榱黧w計(jì)算中的動網(wǎng)格功能完全可以滿足要求。
2、雙向耦合
雙向耦合應(yīng)用于流體作用于固體變形耦合強(qiáng)烈的領(lǐng)域。通常需要考慮到固體變形對流場的影響。分為兩種情況：
（1）擾動由流體引起。即流體流動導(dǎo)致固體變形，固體變形引起流場的擾動。如渦激振動就是一種典型情況。
（2）擾動由固體引起。固體變形引起流體流場擾動，之后流體流場反作用與固體變形，研究其相互作用。
這兩種情況在實(shí)際應(yīng)用中都會經(jīng)常遇到。
OK，下面談一下如何在ANSYS中解決這幾類耦合問題。
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