ansys 聲學仿真模塊的案例
基于comsol熱黏性聲學模塊仿真聲學超材料的聲學特性
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。
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”聯系我們
展開 基于COMSOL的固體力學或壓力聲學模塊仿真聲子晶體
在COMSOL中，可以用固體力學或壓力聲學模塊仿真聲子晶體。
首先以一維聲子晶體為例：
如上圖，模型左右兩部分是不同的材料，并且在左右方向具有周期排列特征。
在物理場中設置周期性邊界條件：
在周期邊界上設置一致的網格點，以提高數值穩定性：
仿真得到的一維聲子晶體能帶圖：
對于實際的準周期性模型，可以計算透射譜，以驗證聲子晶體能帶中存在的禁帶現象：
上圖可以明顯看到頻率對透射率的影響。特定的頻率下，聲波很難從一端傳播到另一端，就是對應的能帶圖中所謂的禁帶。
對于二維、三維模型，需要根據對稱性，建立合適的周期性模型及添加合適的周期性邊界條件。一些二維、三維結構的布里淵區：
二維聲子晶體能帶：
三維FCC聲子晶體能帶，以及這里選取的周期性結構：
得到的聲子能帶圖：
也可以按實際路徑長度，設定高對稱點分割，以便后續添加高對稱點標記：
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公眾號:320科技工作室.
展開 報名：ANSYS首席聲學專家談聲學最新仿真技術和應用研討會
深入了解內核
特邀ANSYS總部首席專家分享最新聲學仿真技術
以及電動汽車NVH，馬達振動噪聲等多物理場仿真應用
想必大部分駕駛員都有過類似的經歷：高速公路行駛時汽車內部變得嘈雜擾人，必須調高收音機音量才能聽到喜歡的電臺節目或者需要提高嗓音才能與乘客進行交談，這是在高速公路駕駛時空氣湍流流經車身造成的…在“人人都想擁有的吹風機”問世前，你是否知道戴森空氣動力學研究負責人也對其團隊發出靈魂三問：我們如何才能做得更好？我們怎樣才能讓空氣流動更快？我們怎樣才能消除空氣湍流？
諸如此類場景…其實聲學分析被廣泛應用于各個行業，如何讓求解相關聲學仿真問題更加便捷，工程師怎樣基于ANSYS Workbench對聲學問題進行快速求解。10月10日，我們將有機會與ANSYS首席專家趙力博士面對面，共話ANSYS聲學仿真最新技術和應用。本次研討會將對ANSYS Mechanical 聲學產品中的壓力聲學、建筑聲學、熱粘聲學和孔隙彈性聲學模塊，包括數理背景、有限元技術、復雜聲學材料特性、邊界條件、激勵聲源、求解器和HPC技術、前后處理器以及流固相互作用進行詳細闡述，深入討論振動聲學、ANSYS各產品之間的多物理場耦合技術與模擬流程及其工程應用，相信大家借此機會將對ANSYS Mechanical 聲學產品有更全面的了解。
特邀嘉賓
趙力博士，1983年畢業于南京工學院電子工程系。
展開 ansys模塊化仿真系列文章（一）梁單元截面特性標準生成
開篇點題，不說廢話，直接給出生成梁單元的手動操作方式和模塊化命令流。
手動操作
介紹一下標準化生產梁單元截面特性，便于后續的梁單元建模和仿真。
1，CAD做成sat文件：首先生成面域
2，file導入ACIS
3，定義單元，劃分網格
ET,1,plane82 !添加單元類型plane82
LSEL,all !選擇所有線段
LESIZE,all,10 !設定網格尺寸，根據具體圖形尺寸進行調整
MSHAPE,0,2D !采用四邊形網格單元
MSHKEY,0 !采用自由網格
AMESH,ALL !劃分網格
4，截面寫出-界面操作
section->beam->write
5，截面寫入-界面操作
section->beam->read->plot
模塊化命令流
! 模塊化寫出截面命令流
finish
/clear
/prep7
str1 = 'name'
~SATIN,'name','sat',,SURFACES,0
*get,a_count,area,,count ! 獲得面號
/facet,normal ! 面顯示正常
allsel
ET,1,plane82 !添加單元類型plane82
LSEL,all !選擇所有線段
LESIZE,all,12 !設定網格尺寸，根據具體圖形尺寸進行調整
MSHAPE,0,2D !采用四邊形網格單元
MSHKEY,0 !采用自由網格
AMESH,ALL !
展開 
基于Ansys APDL及二次開發的模塊化仿真系列文章
DeepSeek等這些生成式AI助手出來之后，看似老舊的Ansys APDL因其具有可純命令流操作全仿真流程的優勢，在某些領域又重獲新生。某些簡要分析可以一鍵生成，但筆者試驗后，發現當前用deepseek生成的命令流事實上不能完全直接用于工業仿真，經常生成一段不能直接用來分析的命令流，除非僅僅用來生成極為簡單的算例（可能是網上樣本不足的緣故吧）。大大影響使用者的工作效率，以及其對deepseek的信心。因此筆者打算總結之前用ansys apdl做仿真的8年間的經驗，分享一些模塊化的命令流塊，與大家交流討論，為迎接后續deepseek等AI工具更進一步精準升級做好準備。
愿景
讓即使是入門者也能通過模塊化命令流快速組拼出一套能夠準確仿真的全套命令流，服務用戶，提高效率。
目標
開箱即用，模塊組裝，像做樂高一樣仿真。
分享的內容
1，ansys的模塊化命令流，一個小模塊盡量獨立，解決一類問題。例如截面生成、文件讀寫、結果后處理等等。
2，基于python對ansys的二次開發，例如如何封裝命令流為模塊化函數。
簡要介紹
APDL二次開發的技術定位與優勢
1， 技術背景
ANSYS APDL（參數化設計語言）作為有限元分析的核心腳本工具，通過命令流實現從建模、求解到后處理的全程自動化。其模塊化開發能力可顯著提升復雜工程問題的仿真效率，尤其在參數化設計、多物理場耦合及批處理優化中表現突出。
2， 開發優勢
靈活性與復用性：支持宏命令（Macro）封裝常用操作，如材料定義、網格劃分等，實現“一次開發，多次調用”。
展開 ANSYS Workbench 曲柄滑塊機構多剛體動力學模塊仿真分析案例
例如：
Revolute：轉動副，只允許繞局部坐標Z軸轉動；
Spherical：球鉸副，允許三個方向的轉動，限制三個方向的平動；
Cylindrical：允許Z向平動及繞Z軸的轉動；
下面，我們通過曲柄連桿機構的多剛體動力學模塊仿真分析，來學習一下workbench中運動副的應用。
問題描述：如圖所示曲柄連桿機構，材料為結構鋼，連桿1以6rad/s的速度轉動。
Ansys攜手蘋果為MagSafe模塊MFi研發人員開發首款云端RF安全性測試仿真解決方案
全新Ansys解決方案助力官方Made For iPhone (MFi)MagSafe模塊技術研發人員降低成本并加快認證進程
為研發人員提供簡化的認證流程至關重要，這有助于蘋果公司向其用戶提供日益豐富的解決方案和配件。Ansys可提供豐富的仿真專業技術和經過全球驗證且值得信賴的RF仿真。一鍵式功能不僅可為研發人員提供簡單直觀的體驗，同時還能大幅節省成本，并顯著加速上市進程。
Ansys產品高級副總裁Shane Emswiler指出：“這款可擴展的云端解決方案采用Ansys黃金標準的HFSS電磁求解器，能夠支持研發人員簡化SAR、峰值平均電場分布和磁場分布的認證。該解決方案具有簡單直觀的界面，可自動化運行，能夠降低復雜性和加速結果生成，同時在流程的每一步都提供詳細的反饋，最終能夠生成符合標準、通過SAR認證、可用于FCC和ICN提交申請的數據報告。”
展開 基于ANSYS Workbench的變壓器振動噪聲仿真分析
通過聲波的連續方程、運動方程、物態方程可以推導得到Helmholtz波動方程，進一步通過傅里葉變換可以得到均勻流體中傳播的基本聲學方程頻域形式為：
計算變壓器聲場分析需要將結構表面的振動速度導入聲學分析中作為邊界條件，聲學有限元系統方程形式為：
2.4 耦合分析流程
本次分析首先在MAXWELL進行電磁場分析，求解完成后，對電磁力進行FFT變換，在workbench平臺利用耦合功能，將其導入Mechanical進行簡諧振動分析，得到質點振動速度，再將其導入ANSYS Acoustics聲學仿真模塊，求解聲壓波動方程，進行聲場分析，得到最后的噪聲計算結果，并根據GB/T1094.10進行評定。
Figure.基于ANSYSWorkbench的聲學仿真耦合流程
3 干式變壓器振動噪聲分析
Figure.變壓器三維模型圖
Figure.噪聲分析耦合流程圖
3.1 電磁場分析
將變壓器的電磁模型導入Maxwell,給定鐵芯、繞組的材料，設定好額定工況的激勵、邊界條件、求解參數，即可進行求解。
設定好的繞組激勵如下圖所示：
① 設定鐵芯、繞組材料：
Figure.材料設定
② 施加激勵、求解計算：
Figure.激勵加載&求解設置
③ 后處理：
Figure.后處理設置
Figure. 電磁力密度
3.2 結構分析
在mechanical中進行分析前，首先根據提供的材料在Engineer Data中輸入材料數據，由于諧響應分析是線性分析類型，并且變壓器結構在實際工作中也不允許超出屈服強度，因此此處以線彈性材料進行簡化輸入。網格劃分過程中，實體單元以四面體、六面體混合。根據實際工作，掃頻范圍設置為0~1000Hz。
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