聲輻射仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
聲輻射仿真的視頻教程
ABAQUS案例—ABAQUS中聲固耦合、聲輻射分析方法精講
在對外部的噪聲輻射問題進(jìn)行仿真分析時，無限單元法的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。無限單元可以直接在結(jié)構(gòu)上定義，或者也可以在聲學(xué)有限單元區(qū)域的終面上定義。 對于邊界阻抗技術(shù)，實質(zhì)上屬于無反射邊界條件。然而當(dāng)用此來模擬結(jié)構(gòu)外部的區(qū)域時，結(jié)構(gòu)與輻射表面的距離必須足夠大（通常取聲波波長的1/3）。
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板件等效輻射聲功率分析(ERP)
ERP全稱為等效輻射聲功率，在汽車開發(fā)中有著廣泛的應(yīng)用。如在前期車身開發(fā)中，根據(jù)ERP分析結(jié)果可預(yù)測出車身相對薄弱區(qū)域，進(jìn)而進(jìn)行優(yōu)化或加強(qiáng)，同時也為車身阻尼片分布提供一定的技術(shù)支持和指導(dǎo)。 附件模型供下載練習(xí)
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Hypermesh+optistruct之白車身ERP（等效輻射聲功率）分析
一、 工況介紹 二、ERP設(shè)置步驟 三、PARAM計算卡片設(shè)置 四、 ERP分析結(jié)果后處理 附件壓縮包文件（BIW_ERP_Demo.7z）供大家練習(xí)鞏固，包含內(nèi)容如下： 10_BIW_ERP（Equivalent Radiated Power）等效輻射聲功率分析.pptx → 分析教程 10_BIW_ERP.nas → ERP分析頭文件（可直接提交計算） 10_BIW_ERP.bdf
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聲輻射仿真的實例教程
強(qiáng)化水下航行器聲隱身性能一直是提高海軍綜合突防能力、生存能力和作戰(zhàn)效能，并取得戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢的重要途徑和核心舉措。由于重流體作用，水下結(jié)構(gòu)的聲源分布和聲輻射機(jī)理特別復(fù)雜，這給水下聲輻射預(yù)報和低噪聲設(shè)計帶來不少的難題。本文首先對水下聲輻射機(jī)理進(jìn)行了梳理；然后簡要介紹了Simcenter Acoustics聲仿真工具；最后，分別針對不同水下聲源給出了聲輻射仿真方法和流程，同時也分享了一些仿真案例，為相關(guān)的水下聲研究提供仿真經(jīng)驗和數(shù)據(jù)參考。
一、前言
水下航行器噪聲的主要聲源有：機(jī)械噪聲、螺旋槳噪聲和水動力噪聲。這三種聲源根據(jù)產(chǎn)生的部位和機(jī)理，相互之間相互獨立也相互有所關(guān)聯(lián)。在低速隱蔽航行工況，機(jī)械噪聲是其最主要的噪聲源，其譜結(jié)構(gòu)特征也最容易被敵方探測到。機(jī)械噪聲的主要來源是：動力設(shè)備與管路系統(tǒng)和艉部推進(jìn)傳動系統(tǒng)；在巡航和高速工況，螺旋槳噪聲和水動力噪聲的貢獻(xiàn)量逐漸增大以至于占主導(dǎo)地位。有時為了簡化，水聲研究人員也會將這兩種噪聲統(tǒng)稱為流制噪聲，將螺旋槳作為最重要的流噪聲聲源。本文研究內(nèi)容是對水下聲輻射機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)論述，并針對這5種機(jī)理采用不同的方法和流程來進(jìn)行聲學(xué)仿真分析。
二、水下聲輻射機(jī)理
2.1 結(jié)構(gòu)振動輻射聲
結(jié)構(gòu)振動輻射聲的聲源特征可以視為結(jié)構(gòu)輻射面上一個個具有一定相位關(guān)系的活塞輻射，結(jié)構(gòu)表面振動引起附近流體的壓縮和擴(kuò)張，密度變化而形成聲波傳播出去。因此，在考慮煤質(zhì)振動速度時需要考慮煤質(zhì)對結(jié)構(gòu)振動的影響，在水聲學(xué)中稱為附連水的影響。
展開 2.2 仿真分析
DCT動態(tài)激勵力仿真模型應(yīng)包含變速器殼體、軸齒系統(tǒng)、軸承系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)4部分,如圖3所示。對混動變速器測試樣機(jī)進(jìn)行微觀參數(shù)檢測,將檢測的參數(shù)輸入到動態(tài)激勵力仿真模型,同時根據(jù)實際問題點工況,對動態(tài)激勵力進(jìn)行仿真計算,結(jié)果如圖4所示。
由圖4可知,齒輪動態(tài)激勵力在2200Hz附近存在峰值,與整車噪聲測試結(jié)果一致,齒輪激勵過大。
3 聲輻射仿真分析
1500Hz以下的變速器噪聲主要來自結(jié)構(gòu)振動傳遞,1500Hz以上的變速器噪聲主要以空氣噪聲為主,而混動變速器嘯叫噪聲頻率為2200Hz,主要通過聲輻射產(chǎn)生,因此需要對其進(jìn)行聲輻射仿真分析。聲傳遞向量是聲場中某點的聲壓與模型振動之間函數(shù)關(guān)系,而振動是激勵與模態(tài)的乘積[9],所以需要在激勵仿真、總成模態(tài)仿真的基礎(chǔ)上進(jìn)行聲輻射仿真。
3.1 激勵力
根據(jù)齒輪嘯叫傳遞特性,激勵力可以通過施加軸承激勵力、齒輪嚙合力和齒輪齒面位移3種方式獲得。相關(guān)研究顯示[10],施加軸承力和齒輪齒面位移得到的激勵力基本相同,且施加軸承力與實際測試結(jié)果比較接近,因此提取各軸承座軸承激勵力如圖5所示。
3.2 模態(tài)分析模型
DCT模態(tài)分析模型包含變速器殼體、變速器軸系系統(tǒng)、變速器其他重要部件(如換擋器、液壓控制系統(tǒng)及電機(jī)部分等)等,如圖6所示。在Hypermesh軟件中采用rbe2(剛性連接單元)-CBAR(桿單元)-rbe2模擬螺栓,采用CBAR模擬螺桿[10-12],螺栓簡化模型如圖7所示。軸承模型中采用CBUSH(彈簧單元)模擬軸承剛度,軸承簡化模型如圖8所示。仿真分析需考慮齒輪嚙合剛度以及各附件的質(zhì)量。
展開 之前有提到揚(yáng)聲器有效輻射面積Sd可以用Klippel Scanner測試得到，而且只是說用折環(huán)中間一半進(jìn)行計算是不對的，尤其對微型揚(yáng)聲器/高音/壓縮高音等小口徑揚(yáng)聲器。 但并沒有提到具體大致的折環(huán)參與的有效輻射面積比例有多少。所以今天就探討下。
其仿真計算的原理就是將振膜整體運(yùn)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是有差異的。
詳細(xì)情況可以參考——http://www.yqgqt.org.cn/content/post/303266
為計算方便，模型采用簡化版揚(yáng)聲器音盆組，不帶膠水和粘接面的模型。
給音盆加載一個1mm的位移
計算就是用振動面的位移積分/位移，得到其有效輻射面積。折環(huán)參與輻射的面積超過1/2。
Cone OD
132
mm
Surround OD
164
mm
Sd*x
191.08
cm^2*mm
x
1
mm
Sd
191.08
cm^2
Efficient Diameter
155.9778
mm
Surround Efficient Sd
74.93%
需要注意的是，不同形狀折環(huán)的有效輻射面積是會有所差異的。感興趣的可以自己試試看。 數(shù)學(xué)功底好的，也可以嘗試下看能否得到比較規(guī)整折環(huán)的有效輻射面積的解析表達(dá)式。
掃頻結(jié)果如下
展開 聲學(xué)分析需要考慮聲固耦合或聲輻射技術(shù)，因為涉及到內(nèi)場的聲固耦合分析或外聲場的輻射聲功率計算，雖然封閉聲場可以基于模態(tài)法減少計算時間，外聲場可以采用格林法或聲傳遞函數(shù)等方法減少計算時間，但是，聲學(xué)網(wǎng)格分網(wǎng)、聲固耦合計算還是要花費更長的計算時間，造成企業(yè)需要更大的硬件資源和更長開發(fā)周期。
在車輛開發(fā)前期的動力系統(tǒng)開發(fā)或車身開發(fā)中，我們可以通過抑制結(jié)構(gòu)表面法向振動速度縮小輻射噪聲，同時，精確識別結(jié)構(gòu)局部模態(tài)對輻射噪聲影響。利用ERP分析，可以在頻率響應(yīng)分析中快速獲取特定激勵下部件與面板的最大潛在聲輻射數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確定位結(jié)構(gòu)中聲輻射最大的區(qū)域?；谶@一結(jié)果，可采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施（如對鈑金件進(jìn)行形貌優(yōu)化）或增加阻尼片等方式，有針對性地抑制結(jié)構(gòu)表面振動，進(jìn)而有效降低結(jié)構(gòu)振動產(chǎn)生的輻射噪聲。
等效輻射功率
等效輻射功率（Equivalent Radiated Power, ERP）分析作為一種表征結(jié)構(gòu)振動聲輻射的計算方法，自2008年引入MSC Nastran軟件，經(jīng)過多年開發(fā)與更新，功能與優(yōu)勢如下：
? 支持分析類型：頻響分析和瞬態(tài)分析。
? 峰值點輸出：與PEAKOUT結(jié)合，支持系統(tǒng)自動識別峰值點，一步分析輸出或用戶自定義頻率輸出點。
? 支持模態(tài)貢獻(xiàn)率分析：將面板等效聲輻射分解到面板局部模態(tài)。
? 計算高效性：無需對流體媒質(zhì)進(jìn)行建模，計算速度快。
? 支持ERP輻射值為設(shè)計響應(yīng)：基于ERP的優(yōu)化對計算資源與時間的要求顯著低于聲學(xué)響應(yīng)優(yōu)化，適用于拓?fù)?#x2F;幾何驅(qū)動的聲學(xué)設(shè)計。
? 阻尼表征能力：定義局部結(jié)構(gòu)阻尼研究對ERP影響。
? 分析結(jié)果格式：csv、OP2、PCH、H5格式，展示和二次處理方便。
展開 本案例（附件中inp）講述了ABAQUS中的聲固耦合分析、聲輻射分析方法。ABAQUS中有一套完整的聲固耦合分析方法。
噪聲輻射分析中，需要模擬附著在結(jié)構(gòu)上的外部空氣，而且它是向外無限延伸的，因此直接用聲學(xué)有限單元去模擬無限的空氣區(qū)域是不合理的。在Abaqus中可以通過兩種方式來模擬無限聲學(xué)介質(zhì)的影響：一,使用聲學(xué)無限單元；二，用阻抗邊界來模擬。
在對外部的噪聲輻射問題進(jìn)行仿真分析時，無限單元法的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。無限單元可以直接在結(jié)構(gòu)上定義，或者也可以在聲學(xué)有限單元區(qū)域的終面上定義。
對于邊界阻抗技術(shù)，實質(zhì)上屬于無反射邊界條件。然而當(dāng)用此來模擬結(jié)構(gòu)外部的區(qū)域時，結(jié)構(gòu)與輻射表面的距離必須足夠大（通常取聲波波長的1/3）。
聲學(xué)無限單元計算公式與聲輻射阻抗邊界的計算有幾個關(guān)鍵的區(qū)別：無限單元采用更高階的差值函數(shù)，而聲輻射邊界則采用一階差值函數(shù)。雖然無限元計算每個單元的花費更高，但是無限單元的要比阻抗邊界精確很多，因此通過減小無限元的單元規(guī)模，從而可以大大的降低結(jié)構(gòu)總的計算時間；本案例即是講解無限元單元法在模擬噪聲分析中的應(yīng)用。
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聲輻射仿真的最新內(nèi)容
車輛NVH、振動噪聲控制在車輛車身開發(fā)、動力系統(tǒng)、暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)等領(lǐng)域的有重要應(yīng)用。聲學(xué)分析需要考慮聲固耦合或聲輻射技術(shù)，因為涉及到內(nèi)場的聲固耦合分析或外聲場的輻射聲功率計算，雖然封閉聲場可以基于模態(tài)法減少計算時間，外聲場可以采用格林法或聲傳遞函數(shù)等方法減少計算時間，但是，聲學(xué)網(wǎng)格分網(wǎng)、聲固耦合計算還是要花費更長的計算時間，造成企業(yè)需要更大的硬件資源和更長開發(fā)周期。
在車輛開發(fā)前期的動力系統(tǒng)開發(fā)或車身開發(fā)中
在剛剛落幕的Ansys 2025全球仿真大會中國站上，技術(shù)鄰團(tuán)隊有幸受邀到場參與，切身感受到大會熱烈而專業(yè)的氛圍。會議期間，我們收集了數(shù)十位一線工程師對Ansys產(chǎn)品的真實反饋與寶貴建議。通過這些來自現(xiàn)場的用戶聲音，不僅清晰呈現(xiàn)出仿真技術(shù)發(fā)展的最新趨勢與市場需求，更體現(xiàn)出Ansys作為行業(yè)領(lǐng)軍品牌，在廣大仿真工程師心中所占據(jù)的重要地位。
大會印象：專業(yè)與規(guī)模獲高度認(rèn)可
參會者用"盛大、權(quán)威
對于工商業(yè)儲能機(jī)柜，應(yīng)用于戶外，需要考慮太陽輻射對散熱影響，本案例基于icepak建立仿真模型，包括詳細(xì)仿真設(shè)置步驟及仿真模型，可直接下載運(yùn)行出結(jié)果。
?
<p class="ql-align-justify">聲屏障，主要用于公路、高速公路、鐵路、高架、橋梁和其它噪聲源的隔聲降噪，是一種重要交通設(shè)施。道路工程中應(yīng)用較廣泛的聲屏障有三種：直立式聲屏障、微弧式聲屏障和折板式聲屏障。</p><p class="ql-align-justify">聲屏障主要由支撐結(jié)構(gòu)、吸聲板及連接構(gòu)件組成。工程上多采用H型立柱作為支撐結(jié)構(gòu)，以確保聲屏障具備良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并便于安裝和維護(hù)
在點激勵條件下，薄板的聲輻射響應(yīng)特性主要受到以下幾個因素的影響：
1. 激勵位置：點激勵的位置可以影響板的振動模式和振幅分布，從而影響聲輻射響應(yīng)。通常情況下，激勵位置越靠近板的邊緣，板的振動模式越復(fù)雜，聲輻射響應(yīng)也越強(qiáng)。
2. 激勵頻率：激勵頻率是指點激勵所施加的周期性力的頻率。當(dāng)激勵頻率接近板的固有頻率時，板的振幅會增大，從而導(dǎo)致聲輻射響應(yīng)增強(qiáng)。此外，當(dāng)激勵頻率超過板的臨界頻率時
揚(yáng)聲器在我們生活中無處不在，是發(fā)聲產(chǎn)品的重要組成部分。它的工作原理是使用驅(qū)動單元將電信號轉(zhuǎn)化為聲信號，這其中產(chǎn)生了一個類似活塞的運(yùn)動來驅(qū)動振膜，最后振膜驅(qū)動空氣產(chǎn)生聲音。工作原理雖然簡單，但它們實際上是復(fù)雜的裝置。
為了制造聲音，需要幾個不同的組件，如磁極、聲線圈、擋板、隔膜、防塵罩和框架等一起工作，以提供各種尺寸的動聽的聲音，并作為眾多產(chǎn)品的一部分。仿真所有裝置系統(tǒng)雖然是可能的，但成本過于昂貴
AICFD是由天洑軟件自主研發(fā)的通用智能熱流體仿真軟件，用于高效解決能源動力、船舶海洋、電子設(shè)備和車輛運(yùn)載等領(lǐng)域復(fù)雜的流動和傳熱問題。軟件涵蓋了從建模、仿真到結(jié)果處理完整仿真分析流程，幫助工業(yè)企業(yè)建立設(shè)計、仿真和優(yōu)化相結(jié)合的一體化流程，提高企業(yè)研發(fā)效率。
一、概 要
1）案例描述
本案例針對冷熱板，在初始溫度為
摘 要：運(yùn)載火箭無線系統(tǒng)在發(fā)射場塔架內(nèi)測試時的信號輻射十分復(fù)雜，為進(jìn)一步研究整箭狀態(tài)下的天線輻射特性特別是多天線的耦合輻射，借助UG建模技術(shù)和Altair Hyper Works 2017電磁兼容仿真平臺，構(gòu)建塔架-箭體復(fù)雜環(huán)境下的多天線模型，基于MOM-PO（method of moments-physical optics）混合算法，劃定不同計算區(qū)域進(jìn)行不同尺度剖分，實現(xiàn)快速精確求解多個天線耦合輻射電磁參數(shù)
隨著電池續(xù)航里程增加、驅(qū)動和控制系統(tǒng)性能提升，電動汽車已成為汽車行業(yè)發(fā)展的新趨勢。功率器件有著體積小、開關(guān)速度快、工作電壓等級高等優(yōu)點，是電力變換器的核心部件，被廣泛的應(yīng)用于電動汽車的電子零部件中。然而，功率器件的高速開關(guān)動作及電動汽車眾多的線纜排列布置結(jié)構(gòu)，帶來了嚴(yán)重的電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）問題，影響電動汽車的安全穩(wěn)定行駛！本節(jié)我們在ANSYS
隨著電池續(xù)航里程增加、驅(qū)動和控制系統(tǒng)性能提升，電動汽車已成為汽車行業(yè)發(fā)展的新趨勢。汽車前照燈集成了（Headlamp）的指示燈包含了近光燈、遠(yuǎn)光燈、轉(zhuǎn)向燈、霧燈等基礎(chǔ)指示，此外還包含了LR+CR激光雷達(dá)、LR雷達(dá)、SR雷達(dá)、HDR攝像頭、FIR熱成像相頭等功能器件，這樣使得燈組件電子系統(tǒng)更加復(fù)雜，多塊PCB、散熱器、底座、線束的排列布置結(jié)構(gòu)，帶來了嚴(yán)重的電磁干擾（Electromagnetic Interference
