計算聲學(xué)的案例
superxjw原創(chuàng)教程：LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第一課 結(jié)構(gòu)模態(tài)計算
在LMS Virtual.Lab 11中，聲學(xué)模塊引入了結(jié)構(gòu)求解器SAMCEF，因此完全可以在聲學(xué)模塊中求解結(jié)構(gòu)模態(tài)。本教學(xué)視頻以一個鋁制懸臂梁為模型，在LMS Virtual.Lab中經(jīng)過CATIA幾何建模、網(wǎng)格劃分和求解計算這三個步驟，向大家講解了如何使用LMS Virtual.Lab 11中聲學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)求解器計算結(jié)構(gòu)模態(tài)。模型很簡單，但是流程是完整的，對于大家解決此類問題，有極大參考！
在本例中，大家有幾個需要明確：
①本例中使用的網(wǎng)格劃分，直接采用了自動四面體網(wǎng)格劃分，如果有實力的朋友，可以嘗試對其進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分。
②本例中使用的是聲學(xué)模塊中最新的結(jié)構(gòu)求解器SAMCEF，部分熟悉LMS Virtual.Lab的朋友還可以將此計算結(jié)果與LMS Virtual.Lab中CATIA有限元分析計算結(jié)果對比。（我對比了一下，兩種計算方法出來的結(jié)果高度一致）
③本例使用的模型很簡單，如果讀者需要了解更多幾何建模和網(wǎng)格劃分知識，可以查閱CATIA相關(guān)書籍或者在ON-LINE HELP中進(jìn)行學(xué)習(xí)。
④本例是LMS Virtual.Lab視頻教程的第一個算例，非常簡單，但是希望大家都能夠掌握，以便于后面進(jìn)行模態(tài)空間振動響應(yīng)計算、直接振動響應(yīng)計算、振動聲學(xué)計算、模態(tài)空間聲振耦合計算、直接聲振耦合計算等方法的學(xué)習(xí)。
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展開 LMS Virtual.Lab聲學(xué)邊界元(BEM)與聲學(xué)有限元(FEM-AML)計算結(jié)果對比
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時場點聲壓級對比：
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展開 LMS Virtual.Lab 聲學(xué)計算加速
顧名思義，就是講了VL進(jìn)行聲學(xué)計算時候一些計算資源管理的問題，包括如何占用內(nèi)存，如何進(jìn)行大型并行計算，如何用模型自由度估計所需要的內(nèi)存和CPU時間，最后講了一些合理建議，比如選擇不同的求解器（如ATV）或者方法（如迭代法），來加快計算，從而使你工作效率更高！希望這個帖子對大家有一定幫助！謝謝！
pres_Solver.pdf
LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第十課 AML計算消聲器傳聲損失
在這一課中，繼續(xù)講解FEM-AML方法，AML方法不僅可以用有限元方法計算外場聲學(xué)，同時還在管道聲學(xué)中有很方便的應(yīng)用。
這一課將使用AML方法計算一消聲器的傳聲損失，使用AML屬性定義在管道的出口端不僅可以實現(xiàn)無反射邊界條件的定義，還能夠利用AML屬性進(jìn)行管口輻射噪聲分析，同時還能使用LMS Virtual.Lab 11中最新的利用AML屬性自動計算聲功率的方法，在Virtual.Lab中直接一鍵獲得正確的傳聲損失曲線。在本視頻教程中還講解了管道聲模態(tài)的定義，對于消聲器來說，通常入口和出口管都較小，聲波只能以平面波的方式進(jìn)行傳播（PS:在LMS Virtual.Lab中，（0，1）階管道聲模態(tài)即為平面波），所以在入口定義（0，1）階管道聲模態(tài)之后，就能夠得出正確的傳聲損失曲線；如果管口較大（例如通風(fēng)管道、艦船類消聲器，通常管徑都大于了最高頻率對應(yīng)波長的一半），則需要考慮高次波效應(yīng)，那么入口處就需要定義其它高階次的管道聲模態(tài)，這一點希望讀者舉一反三，引起注意。
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LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第十課 AML計算消聲器傳聲損失
在這一課中，繼續(xù)講解FEM-AML方法，AML方法不僅可以用有限元方法計算外場聲學(xué)，同時還在管道聲學(xué)中有很方便的應(yīng)用。
這一課將使用AML方法計算一消聲器的傳聲損失，使用AML屬性定義在管道的出口端不僅可以實現(xiàn)無反射邊界條件的定義，還能夠利用AML屬性進(jìn)行管口輻射噪聲分析，同時還能使用LMS Virtual.Lab 11中最新的利用AML屬性自動計算聲功率的方法，在Virtual.Lab中直接一鍵獲得正確的傳聲損失曲線。在本視頻教程中還講解了管道聲模態(tài)的定義，對于消聲器來說，通常入口和出口管都較小，聲波只能以平面波的方式進(jìn)行傳播（PS:在LMS Virtual.Lab中，（0，1）階管道聲模態(tài)即為平面波），所以在入口定義（0，1）階管道聲模態(tài)之后，就能夠得出正確的傳聲損失曲線；如果管口較大（例如通風(fēng)管道、艦船類消聲器，通常管徑都大于了最高頻率對應(yīng)波長的一半），則需要考慮高次波效應(yīng)，那么入口處就需要定義其它高階次的管道聲模態(tài)，這一點希望讀者舉一反三，引起注意。
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展開 vl李增剛書上時域聲學(xué)計算
前幾天做了Virtual Lab的聲學(xué)計算，很不錯，有限元邊界元都很好用。做的時候遇到一個問題，對于時域邊界元碰撞傳感器的例子，剛開始按照李增剛書上的步驟做完后看不到云圖，經(jīng)過仔細(xì)琢磨后發(fā)現(xiàn)是云圖數(shù)值范圍設(shè)置不合理，李增剛書上也沒有講，在這里和大家分享一下經(jīng)驗。
在計算完成顯示云圖后，雙擊數(shù)軸，然后將Imposed max設(shè)置為1000，Imposed min設(shè)置為-1000，這樣云圖顯示就很漂亮了。
設(shè)計仿真 | Actran 2025.2版本新功能及Actran Radiosity全新聲學(xué)解決方案
定義一組等效聲源(單極子)的位置，該工作流程將計算其復(fù)振幅，使這組等效聲源的輻射盡可能接近真實ePowertrain輻射。
優(yōu)點：
? 獲取可用于在后續(xù)研究中代表動力總成的等效聲源。例如，用于執(zhí)行通過噪聲分析、車內(nèi)噪聲分析等
? 根據(jù)位置因素，獲取最佳的等效聲源組合
PART.04
聲學(xué)指標(biāo)工具新增了斜入射和擴散聲場激勵功能
多層材料的傳遞損失 (TL)、插入損失 (IL) 和吸聲系數(shù)，現(xiàn)在可以通過具有特定入射角的入射波或擴散聲場 (DSF) 進(jìn)行解析評估。
優(yōu)點：
? 快速分析聲學(xué)包的頻率響應(yīng)特性
? 在對全模型進(jìn)行分析之前，比較不同聲學(xué)包的降噪潛力
? 設(shè)計復(fù)合聲學(xué)包，以在每個頻段內(nèi)達(dá)到預(yù)期的降噪目標(biāo)
PART.05
SEA Manager 中的聲學(xué)包計算
現(xiàn)在可以在 SEA_MANAGER 中輕松計算并評價不同的聲學(xué)包組合效果。一旦單獨計算了每個聲學(xué)包的效果，創(chuàng)建組合它們的新聲學(xué)包配置只需幾秒鐘，而不再需要數(shù)小時。
為了使該聲學(xué)包計算在 SEA_MANAGER 中正確運行，導(dǎo)入的虛擬 SEA 分析應(yīng)嵌入一個 SEA_MANAGER_DATABASE，其中包含所有后續(xù)將被施加聲學(xué)包的表面。
優(yōu)點：
? 留在 SEA Manager 框架內(nèi)進(jìn)行聲學(xué)包分析
? 快速迭代以獲得最佳的聲學(xué)包組合
? 利用 SEA 的優(yōu)勢和強大功能，對聲學(xué)包進(jìn)行假設(shè)分析
PART.06
更多新功能
此版本還包含其他幾個新功能，包括：
● 用于模擬面質(zhì)量的新 SEPTUM 組件：
在振動聲學(xué)分析中模擬分布質(zhì)量和/或剛度。
展開 旋轉(zhuǎn)機械流致噪聲解決方案
而方法5是一種經(jīng)驗性的方法，需要的計算資源少，但是對問題求解的精確性不夠，難以滿足工程上噪聲分析的要求，方法4雖然計算精度較高，但是計算資源也非常耗計算資源，因此工程上應(yīng)用較小。因此對于旋轉(zhuǎn)機械噪聲問題，采用方法2和方法3較為普遍。
2.2 計算流程
2.2.1流動噪聲分析流程
這里以聲學(xué)計算軟件Actran為例介紹其流動噪聲的一般分析流程。Actran處理旋轉(zhuǎn)機械噪聲問題時，CFD計算與聲學(xué)計算是解耦的，即首先進(jìn)行CFD仿真，提取出湍流信息（速度、壓強、溫度、密度等項），然后再利用Lighthill或M?hring聲類比方法獲取聲源，最后做聲傳播計算獲得聲場信息。流動噪聲分析流程如下所示：
圖2-1 流動噪聲計算流程圖
針對上面的流程圖解釋如下：
（1）利用專業(yè)的建模工具如UG建立風(fēng)扇CAD模型；
（2）利用專業(yè)的網(wǎng)格劃分軟件對風(fēng)扇模型劃分CFD計算域網(wǎng)格和聲學(xué)計算網(wǎng)格；
（3）利用專業(yè)CFD軟件對風(fēng)扇流動問題進(jìn)行瞬態(tài)計算。在計算過程中，湍流模型一般選用大渦模擬（LES），此外，還需要根據(jù)計算的最高頻率，由奈奎斯特采樣定理合理設(shè)定時間步長和計算總時長；將流場瞬態(tài)計算結(jié)果輸出為時域的壓力脈動或者速度脈動。通常輸出為Ensightgold等格式的文件，方便作為聲學(xué)計算軟件的數(shù)據(jù)輸入；
（4）將瞬態(tài)計算的結(jié)果導(dǎo)入聲學(xué)計算軟件Actran中，并在聲學(xué)計算軟件中轉(zhuǎn)化為面聲源與體聲源，同時通過快速傅里葉變換（FastFourier Transform，簡稱FFT）將時域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù)；
（5）在Actran中完成聲學(xué)計算以及后處理。在聲學(xué)計算時，可以考慮材料吸聲屬性等。
（6）提取噪聲標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)或試驗結(jié)果數(shù)據(jù)，將噪聲標(biāo)準(zhǔn)限值數(shù)據(jù)或試驗結(jié)果與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一處理，兩者進(jìn)行對比與分析。
（7）對結(jié)果進(jìn)行分析并優(yōu)化。
展開 基于Actran的空調(diào)管道類氣動噪聲計算及應(yīng)用
瞬態(tài)計算中，時間步長為8e-5s，這個是由聲學(xué)計算的頻率范圍決定的；保留時長為1s，從仿真的第8秒到第9秒之間。
圖21.PIV實驗與Star-CD仿真結(jié)果
圖22. 壁面脈動壓力實驗與仿真的對比曲線
上圖中，藍(lán)色實線和黑色實線來自另一篇文獻(xiàn)，紅色實線是Star-CD計算結(jié)果。較好的CFD計算結(jié)果是后續(xù)聲學(xué)計算的必要保證。
圖23. 聲學(xué)網(wǎng)格劃分
聲學(xué)計算采用Actran軟件，分析頻率為1000Hz，按每個波長4個二階四面體單元來表示，網(wǎng)格數(shù)為240,000。
圖24. 不同頻率聲壓級分布云圖（左）及聲源分布云圖（右）
圖25. 實驗與仿真對比曲線（1）
上圖中，綠色陰影部分為監(jiān)測點附近多個測點的測量數(shù)據(jù)形成的數(shù)據(jù)區(qū)間；綠色實線為測量數(shù)據(jù)平均值；藍(lán)色實線為Actran計算的測點附近多個點的平均值。從上圖曲線可知，50Hz~1000hz內(nèi)曲線吻合較好，1000Hz以上仿真數(shù)值耗散較大，結(jié)果不可信；分析有兩方面原因：1.聲學(xué)網(wǎng)格按1000hz得到，不符合2000Hz計算要求；2.CFD計算時截止頻率也是大約到1000Hz，這是由CFD計算中網(wǎng)格尺度和湍動能耗散率決定。
下圖為優(yōu)化CFD網(wǎng)格和聲學(xué)網(wǎng)格后的計算結(jié)果，CFD網(wǎng)格加密后，計算效率變低，故CFD取0.1s物理時間。
圖26.
展開 LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第四課 耦合模態(tài)計算
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)等計算結(jié)構(gòu)模態(tài)時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 第六課 直接邊界元計算振動噪聲
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，還是回到正軌，繼續(xù)把聲學(xué)有限元中的AML計算方法給大家進(jìn)行一個講解！包括AML方法計算外場噪聲、AML方法計算散射聲場以及直接聲振耦合加AML方法計算板塊隔聲量等內(nèi)容。
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LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第十一課 邊界元聲振耦合計算
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 直接聲振耦合計算隔聲量
本節(jié)課將使用直接聲振耦合的方法計算板塊隔聲量，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例子
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展開 [轉(zhuǎn)帖]LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第九課 直接聲振耦合計算隔聲量
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例子！
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