邊界元聲學(xué)ansys
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-08
邊界元聲學(xué)ansys的實例教程
論壇里的number5wei最近做了個對比計算，就是使用一個簡單的模型，進(jìn)行基于結(jié)構(gòu)模態(tài)的聲振耦合計算，分別使用聲學(xué)邊界元方法（BEM）與聲學(xué)有限元方法（FEM-AML）計算，然后查看兩種方法計算得到的板塊振動位移幅值與場點(diǎn)聲壓級有何不同。針對number5wei的問題，我給大家做了一個對比算例，可以看出兩種方法計算出的結(jié)果是高度一致的！有興趣的朋友可以下載看一下，也對各種方法的靈活使用有幫助。另外，我個人感覺LMS Virtual.Lab有一個最大的好處，就是使用結(jié)構(gòu)樹，大家完全可以根據(jù)結(jié)構(gòu)樹，重現(xiàn)操作步驟。
計算模型示意圖：
2000Hz時結(jié)構(gòu)振動位移幅值云圖對比：
2000Hz時場點(diǎn)聲壓級對比：
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展開 共享一個二維常單元求解HELMHOLTZ方程的聲學(xué)邊界元程序，及數(shù)據(jù)文件，供大家參考
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我們在實際研發(fā)CAE軟件過程中發(fā)現(xiàn)難的不是這些多物理場公式等的編寫，難的是如何在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)CAE軟件基礎(chǔ)上在前后處理和求解器層面分別加入其它分析能力，同時又保持原有框架的可擴(kuò)展性和易維護(hù)性，當(dāng)然，拋開多物理場，就算僅研發(fā)結(jié)構(gòu)CAE軟件如何在維持現(xiàn)有框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上在軟件層面添加新的功能也是實際中我們需要花大力氣研究的一個關(guān)鍵點(diǎn)，這也是我們理解的在研發(fā)上理論上的有限元和工程上的有限元分析的最大區(qū)別。
現(xiàn)階段我們只討論聲學(xué)物理場，由于聲學(xué)涉及的問題較多，我們僅限于和實際工作中用到的和結(jié)構(gòu)強(qiáng)相關(guān)的部分內(nèi)容，水平有限，同時對聲學(xué)理論等理解的也不夠透徹，可能有很多問題，大家有疑問也歡迎多討論。分幾篇文章來說明，本篇是聲學(xué)分析（2）-邊界元。
由于聲腔區(qū)域很多都是均勻的，這個區(qū)域很容易只要表達(dá)出邊界情況就能確定解，所以邊界元在聲學(xué)中經(jīng)常用到，iSolver僅僅聚焦有限元，對于聲學(xué)有限元，我們團(tuán)隊自己將結(jié)構(gòu)有限元改造，加入了基于有限元的聲學(xué)分析模塊，但對于聲學(xué)邊界元，我們沒有做實際的開發(fā)，也不打算在邊界元領(lǐng)域深耕，只是希望和其它團(tuán)隊合作在iSolver上二次開發(fā)，當(dāng)然，很多人連自主CAE軟件直接操作都懶得試一下，更不要說愿意投入大把時間基于自主CAE軟件二次開發(fā)，但只要有人有意愿在iSolver平臺上二次開發(fā)，我們都會鼎力支持，現(xiàn)在的iSolver平臺已完全支持基于python和C++的二次開發(fā)。另一個團(tuán)隊在iSolver前后處理平臺上二次開發(fā)完成聲學(xué)邊界元模塊，因為涉及界面的邊界元整體流程和底層的數(shù)據(jù)接口、聲振耦合傳遞等，所以我們對聲學(xué)邊界元略有了解，但比起真正做邊界元的還是差很多，僅記錄下我們理解的邊界元公式和開發(fā)難點(diǎn)。
展開 PERA SIM軟件包括草圖、零件、計算域、網(wǎng)格、屬性、任務(wù)、邊界條件、作業(yè)、結(jié)果共9個模塊。每個模塊獨(dú)特的功能區(qū)在幾何窗口左側(cè)。界面布局和Abaqus類似，但模塊的排列順序以及許多其他細(xì)節(jié)還是有較大差異的。
界面下方是基于Python 3.8的控制臺、信息窗口，還有右面兩個目前暫時是空白的窗口，分別是結(jié)果文件瀏覽器和數(shù)據(jù)視圖。界面允許自定義，不同的窗口也可以重排或是變成選項卡。
二、PERA SIM聲學(xué)案例
根據(jù)安世亞太官方的聲學(xué)產(chǎn)品介紹，PERA SIM Acoustics目前支持三維的聲學(xué)邊界元求解，可以實現(xiàn)并行計算功能。
這里我們用一個最簡單的標(biāo)準(zhǔn)算例，來演示一下PERA SIM聲學(xué)分析的功能和操作流程。
一個剛性球體放置于空氣中。在這個模型里，中間的球是聲學(xué)邊界元的邊界面；而周圍一圈圓環(huán)是聲場面。
展開 COMSOL Multiphysics? 軟件“聲學(xué)模塊”中的基于邊界元方法（boundary element method，簡稱 BEM）建模物理場接口可以和基于有限元方法（finite element method，簡稱 FEM）的接口無縫耦合，從而對聲-結(jié)構(gòu)相互作用等問題進(jìn)行建模。本文介紹了邊界元法的功能、案例與相關(guān)的后處理技巧。
基于邊界元方法進(jìn)行聲學(xué)建模優(yōu)勢
“聲學(xué)模塊”的壓力聲學(xué)，邊界元 接口提供了 BEM 功能。該接口適用于求解每個域內(nèi)的材料屬性均為恒定值的二維和三維聲學(xué)問題。通過采用復(fù)值材料屬性，用戶可以在流體模型中引入損耗。此外，邊界元接口還可以進(jìn)行散射場仿真，也就是說它能夠處理散射問題（見下圖）。借助新的邊界元法，用戶能夠求解以前不支持的問題類型，下文將進(jìn)行詳述。
球形散射體的經(jīng)典 BEM 基準(zhǔn)模型，圖片比較了模型結(jié)果與解析解。上圖顯示 500 Hz 頻率下兩個截面的聲壓級，下方的對比圖顯示了 1400 Hz 頻率下的散射場。圖片來自球形散射體：BEM 基準(zhǔn)教學(xué)模型。
將基于 BEM 和 FEM 的接口相互耦合是軟件的一項重要功能。例如，利用聲-結(jié)構(gòu)邊界 多物理場耦合將聲學(xué) BEM 接口與基于 FEM 的振動結(jié)構(gòu)相互耦合；通過聲學(xué) BEM-FEM 邊界 多物理場耦合使 BEM 和 FEM 聲學(xué)域相結(jié)合。
出色的靈活性使得用戶可將 BEM 和 FEM 應(yīng)用到最合適的場景中，而且與 COMSOL Multiphysics 的所有其他物理場耦合一樣，所有操作均在一個用戶界面中完成。舉例來說，F(xiàn)EM 可以添加更通用的材料屬性，因此適合模擬振動結(jié)構(gòu)的內(nèi)部域，比如封閉的空氣域；外部域則使用 BEM，因為它更適合對大型域和無限域建模。下圖中的揚(yáng)聲器模型采用了兩種方法。
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邊界元聲學(xué)ansys的最新內(nèi)容
（原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載請說明出處）
1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎(chǔ)及在商用有限元軟件的實現(xiàn)方式，通過
（1） 基礎(chǔ)理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結(jié)合的方式將復(fù)雜繁瑣的結(jié)構(gòu)有限元理論通過簡單直觀的方式展現(xiàn)出來，同時深層次的學(xué)習(xí)有限元理論和商業(yè)軟件的內(nèi)部實現(xiàn)原理。
有限元的理論發(fā)展了幾十年已經(jīng)相當(dāng)成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論
轉(zhuǎn)載自：CAE知識地圖
作者：畢小喵
COMSOL Multiphysics? 軟件“聲學(xué)模塊”中的基于邊界元方法（boundary element method，簡稱 BEM）建模物理場接口可以和基于有限元方法（finite element method，簡稱 FEM）的接口無縫耦合，從而對聲-結(jié)構(gòu)相互作用等問題進(jìn)行建模。本文介紹了邊界元法的功能、案例與相關(guān)的后處理技巧。
基于邊界元方法進(jìn)行聲學(xué)建模優(yōu)勢
“聲學(xué)模塊”的壓力聲學(xué)
在一些聲學(xué)問題中經(jīng)常會遇到瞬態(tài)求解問題，比如汽車關(guān)門聲研究、打高爾夫球聲學(xué)問題研究、碰撞聲學(xué)問題研究等等。這一課中，主要講解LMS Virtual.Lab中瞬態(tài)振動結(jié)構(gòu)求解器的應(yīng)用以及瞬態(tài)聲學(xué)邊界元。LMS Virtual.Lab中的時域邊界元求解器是目前世界上唯一一款絕對收斂、可靠、并且經(jīng)過工程驗證的求解器，擁有強(qiáng)大的時域聲學(xué)計算功能，另外，隨著結(jié)構(gòu)求解器Samcef以及NX Nastran的逐漸嵌入
在一些聲學(xué)問題中經(jīng)常會遇到瞬態(tài)求解問題，比如汽車關(guān)門聲研究、打高爾夫球聲學(xué)問題研究、碰撞聲學(xué)問題研究等等。這一課中，主要講解LMS Virtual.Lab中瞬態(tài)振動結(jié)構(gòu)求解器的應(yīng)用以及瞬態(tài)聲學(xué)邊界元。LMS Virtual.Lab中的時域邊界元求解器是目前世界上唯一一款絕對收斂、可靠、并且經(jīng)過工程驗證的求解器，擁有強(qiáng)大的時域聲學(xué)計算功能，另外，隨著結(jié)構(gòu)求解器Samcef以及NX Nastran的逐漸嵌入
在一些聲學(xué)問題中經(jīng)常會遇到瞬態(tài)求解問題，比如汽車關(guān)門聲研究、打高爾夫球聲學(xué)問題研究、碰撞聲學(xué)問題研究等等。這一課中，主要講解LMS Virtual.Lab中瞬態(tài)振動結(jié)構(gòu)求解器的應(yīng)用以及瞬態(tài)聲學(xué)邊界元。LMS Virtual.Lab中的時域邊界元求解器是目前世界上唯一一款絕對收斂、可靠、并且經(jīng)過工程驗證的求解器，擁有強(qiáng)大的時域聲學(xué)計算功能，另外，隨著結(jié)構(gòu)求解器Samcef以及NX Nastran的逐漸嵌入
解聲學(xué)邊界元法進(jìn)行聲振耦合計算。在本課中使用一平面波激勵一圓柱結(jié)構(gòu)，然后利用聲振耦合計算場點(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、聲振耦合計算等就已經(jīng)有了一個基本的體系，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、聲振耦合計算做一個橫向的演示課程，讓大家更深入和更靈活地運(yùn)用這些知識。
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論壇里的number5wei最近做了個對比計算，就是使用一個簡單的模型，進(jìn)行基于結(jié)構(gòu)模態(tài)的聲振耦合計算，分別使用聲學(xué)邊界元方法（BEM）與聲學(xué)有限元方法（FEM-AML）計算，然后查看兩種方法計算得到的板塊振動位移幅值與場點(diǎn)聲壓級有何不同。針對number5wei的問題，我給大家做了一個對比算例，可以看出兩種方法計算出的結(jié)果是高度一致的！有興趣的朋友可以下載看一下，也對各種方法的靈活使用有幫助。另外
第六課主要講了如何利用聲學(xué)邊界元方法計算一板塊振動噪聲。本課程中詳細(xì)講解了幾何建模，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分以及聲學(xué)邊界元網(wǎng)格制作的過程，是一個完整的分析流程。聲學(xué)邊界元方法的計算本來是打算放在后面進(jìn)行的，但是由于最近論壇上不停有朋友問聲學(xué)邊界元相關(guān)內(nèi)容，所以在這里提前奉獻(xiàn)這一內(nèi)容。有關(guān)聲學(xué)邊界元的其它內(nèi)容，例如聲學(xué)邊界元的聲振耦合計算、在邊界元中進(jìn)行耦合模態(tài)分析以及多極邊界元相關(guān)內(nèi)容將在后續(xù)的課程中講解。從下一節(jié)課程開始
共享一個二維常單元求解HELMHOLTZ方程的聲學(xué)邊界元程序，及數(shù)據(jù)文件，供大家參考
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