聲傳播仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
聲傳播仿真的視頻教程
Actran 教學(xué)視頻：點(diǎn)聲源在自由場(chǎng)中的聲傳播（初級(jí)）
從最基礎(chǔ)的點(diǎn)聲源在自由場(chǎng)中傳播的案例里，了解最簡(jiǎn)單的聲場(chǎng)傳播特性。學(xué)習(xí)Actran的模型設(shè)置技巧，并且將Actran仿真結(jié)果與理論解（解析解）進(jìn)行對(duì)比
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噴嚏中的學(xué)問(wèn)——病毒飛沫傳播方式的CFD 仿真
通過(guò)CFD仿真的形式，觀察病毒飛沫的傳播方式。 視頻內(nèi)容： 1.病毒傳播的一般方式； 2.病毒傳播方式對(duì)應(yīng)的CFD仿真方法； 3.飛沫傳播CFD仿真方法詳述； 4.應(yīng)用實(shí)例：噴嚏過(guò)程的模擬。
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Ansys 基于聯(lián)合仿真的電機(jī)聲品質(zhì)解決方案
Ansys 基于聯(lián)合仿真的電機(jī)聲品質(zhì)解決方案【已結(jié)束】? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 直播時(shí)間：2020-04-23 16:00 電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲成作為新能源汽車內(nèi)部的最大噪聲源一直備受關(guān)注，其中由于電機(jī)噪音與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)噪音截然不同的聲音特征，也讓傳統(tǒng)的NVH分析工具在面對(duì)電機(jī)的聲品質(zhì)問(wèn)題時(shí)顯得力不能及。
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聲傳播仿真的實(shí)例教程
包括吸收域和多孔域，可以用可滲透的輻射表面聲載荷來(lái)解決HVAC艙室噪聲。動(dòng)畫顯示感興趣頻率之一的傳播中的效果艙。很明顯，忽略聲學(xué)傳播中的艙室效應(yīng)（左），聲波在介質(zhì)中自由輻射。然而，包括機(jī)艙屬性在內(nèi)，聲輻射更加復(fù)雜，因?yàn)樗F(xiàn)在包括反射和吸收。
自由場(chǎng)（左）和機(jī)艙（右）的聲學(xué)傳播
過(guò)去的研究表明，將聲學(xué)和流動(dòng)分開(kāi)求解的混合方法可以提供比其他參考解決方案更具代表性的結(jié)果。使用這些技術(shù)，我們可以看到，在我們期望駕駛員耳朵的區(qū)域，安裝條件可以提供超過(guò)10
dB
的聲級(jí)。因此，一旦安裝，包括傳播中的座艙屬性，將對(duì)
HVAC
噪聲預(yù)測(cè)產(chǎn)生重大影響。
駕駛員位置的自由場(chǎng)和安裝的聲音水平
Simcenter 3D
現(xiàn)在還支持具有異質(zhì)流體結(jié)構(gòu)域的模型。這意味著可以將座椅和其他吸收的表面建模為重空氣或真實(shí)的多孔材料，而機(jī)艙的其余部分則以常規(guī)的空氣流為模型。
綜述
CFD和聲學(xué)耦合仿真為HVAC致機(jī)艙噪聲問(wèn)題提供了一種解決方案，并通過(guò)優(yōu)化的源建模和數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)將流量和聲學(xué)角色保持在自己的平臺(tái)上。可以有效地考慮機(jī)艙性能，而無(wú)需增加CFD解決方案的開(kāi)銷。'
原文來(lái)源于SIEMENS博客，作者Korcan Kucukcoskun和Jonathan Melvin
展開(kāi) 01
—
聲固耦合
當(dāng)一個(gè)振動(dòng)的結(jié)構(gòu)體驅(qū)動(dòng)了傳遞聲壓波的氣體或液體（流體）時(shí)，就會(huì)有聲音產(chǎn)生。振動(dòng)著的物體可以是板、膜或固體。流體介質(zhì)中的壓力波也會(huì)在固體中產(chǎn)生振動(dòng)。這個(gè)過(guò)程也被稱為聲-結(jié)構(gòu)相互作用。這個(gè)相互作用是雙向的。
對(duì)“聲-結(jié)構(gòu)相互作用”的研究涉及到兩個(gè)不同領(lǐng)域的物理學(xué)分支的相互結(jié)合：聲學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)。在某些情況下，流體中的聲壓波和固體的振動(dòng)都強(qiáng)到足以發(fā)生顯著的相互影響，從而產(chǎn)生雙向的耦合。
在聲固耦合邊界
固體沿著交界面法向的加速度作用于流體
聲壓以法向單位面積載荷作用于固體
02
—
雙向聲固耦合
揚(yáng)聲器中，音圈的上下移使揚(yáng)聲器的振膜發(fā)生振動(dòng)。這會(huì)使周圍的空氣產(chǎn)生壓力變化，并產(chǎn)生能讓人聽(tīng)到的聲音信號(hào)。揚(yáng)聲器振膜周圍的空氣也會(huì)影響圓錐體本身的運(yùn)動(dòng)；其中的一個(gè)例子就是所謂的“附加質(zhì)量”。
揚(yáng)聲器空氣隨動(dòng)質(zhì)量計(jì)算
在揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程中，就必須要考慮到這些影響。
從上一節(jié)聲固耦合圖示中，可以清楚的知道聲固耦合原理。那么我們可以自己動(dòng)手進(jìn)行雙向聲固耦合。
以Comsol自帶的揚(yáng)聲器模型為例進(jìn)行說(shuō)明。聲固耦合在單獨(dú)的多物理場(chǎng)耦合模塊中設(shè)置。如下圖所示。
既然進(jìn)行手動(dòng)耦合，那么先刪除這個(gè)聲結(jié)構(gòu)邊界。然后在聲場(chǎng)中定義法向加速度邊界，在到固體力學(xué)中加載邊界的聲壓。
和軟件自動(dòng)耦合結(jié)果對(duì)比，結(jié)果是完全一致的。只存在非常微小的數(shù)值計(jì)算誤差。
03
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拓展
手動(dòng)聲固耦合除了加深對(duì)軟件計(jì)算背后的原理的理解之外，還有一個(gè)額外的好處。當(dāng)可以認(rèn)為聲場(chǎng)對(duì)固體振動(dòng)影響很小時(shí)，可以手動(dòng)進(jìn)行單向的固體到聲場(chǎng)的耦合。
展開(kāi) 揚(yáng)聲器仿真高階應(yīng)用】Bl(x)和激勵(lì)頻率的關(guān)系，兼論另一種揚(yáng)聲器低頻失真仿真方法
通常的Bl(x)都是通過(guò)靜態(tài)掃描得到的，和激勵(lì)信號(hào)無(wú)關(guān)。
在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，音圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)生成感應(yīng)電流，且磁路中的鐵件也會(huì)生成感應(yīng)電流。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，即感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。
所以在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電流會(huì)略微影響磁場(chǎng)，從而影響B(tài)l值。所以Bl（x）和激勵(lì)信號(hào)的頻率相關(guān)。
可以采用Comsol或者Ansoft Maxwell軟件（屬于Ansys公司）來(lái)進(jìn)行仿真。
為減少計(jì)算規(guī)模，且只考慮揚(yáng)聲器低頻段。在軟件中仿真磁路，同時(shí)耦合運(yùn)動(dòng)微分方程，導(dǎo)入Kms（x）的曲線。 需要采用移動(dòng)網(wǎng)格，否則很難收斂。
得到幅值1A，100Hz的激勵(lì)電流下的Bl（x）循環(huán)。可以看到Bl（x）上下循環(huán)時(shí)變化較小，也就是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電流對(duì)磁場(chǎng)影響很小。
由此，也可以衍生出另一種揚(yáng)聲器低頻失真仿真的方法。
得到位移的時(shí)域曲線
做快速傅里葉變換FFT。可以計(jì)算二次/三次諧波失真，最大位移，直流偏移等。如下圖100Hz的激勵(lì)信號(hào)，200Hz和300Hz的幅值/100Hz的幅值就是二次/三次諧波失真的數(shù)值。
歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)：揚(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
展開(kāi) 一維線彈性應(yīng)力波在有限長(zhǎng)桿中傳播（應(yīng)力波基礎(chǔ)；固體中的應(yīng)力波）
波動(dòng)是一種常見(jiàn)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式。波動(dòng)是質(zhì)點(diǎn)群聯(lián)合起來(lái)表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。其成因是介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的擾動(dòng)而隨著運(yùn)動(dòng)，并將振動(dòng)形式由遠(yuǎn)及近的傳播開(kāi)來(lái)，各質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用的力。在可變形固體介質(zhì)中，對(duì)力學(xué)平衡狀態(tài)的擾動(dòng)表現(xiàn)為質(zhì)點(diǎn)速度的變化和相應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)的變化。由于可變形介質(zhì)的特性，當(dāng)固體中的某些部分受到擾動(dòng)因而處于力學(xué)上的不平衡狀態(tài)時(shí)，固體中的其他部分需要一定的時(shí)間才能感受到這種不平衡。當(dāng)固體發(fā)生振動(dòng)時(shí)，這種因應(yīng)力和應(yīng)變的變化而引起的擾動(dòng)以波的形式在固體中傳播。
展開(kāi) 細(xì)菌和病毒能夠以懸浮飛沫核為載體形成生物源性氣溶膠，在人與人之間完成傳播。
打噴嚏的噴發(fā)速度可以達(dá)到50m/s，傳播距離遠(yuǎn)，擴(kuò)散范圍廣。
小于5微米的氣溶膠通過(guò)空氣傳播
通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件Fluent和人群運(yùn)動(dòng)軟件STEPS（Simulation of Transient Evacuation and Pedestrian Movements）的聯(lián)合仿真模擬，可以對(duì)軌道交通內(nèi)COVID-19病毒攜帶者打噴嚏時(shí)產(chǎn)生的一系列連鎖反應(yīng)進(jìn)行針對(duì)性的研究，如氣溶膠的運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散、濃度分布以及感染人群等等。
解決方案
氣溶膠屬于多相流流體力學(xué)范疇，在空氣中的運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散屬于離散流體流動(dòng)，受空氣湍流、環(huán)境熱輻射以及顆粒間作用力影響。
本式例采用離散顆粒群軌跡模型DPM模擬噴嚏氣溶膠與空氣的相間耦合流動(dòng)，采用k-ω SST模型模擬空氣的湍流運(yùn)動(dòng)，以Coupled方法進(jìn)行壓力-速度耦合計(jì)算，最后與STEPS聯(lián)合仿真，構(gòu)建軌道交通內(nèi)生物源性氣溶膠擴(kuò)散及感染人群的數(shù)值模擬解決方案。
具體操作
假設(shè)噴嚏氣溶膠為球形顆粒，直徑1.5-8.5微米，密度1100kg/m3，溫度310K，質(zhì)量流率1 x e-10 kg/s，空氣密度為1.2kg/m3，主要受到重力、拖曳力和布朗力的作用。
仿真結(jié)果
■ 噴嚏氣溶膠自噴射后，向各個(gè)方向擴(kuò)散，其傳播距離、擴(kuò)散范圍與噴射速度成正比關(guān)系，速度越大，傳播距離越遠(yuǎn)，擴(kuò)散范圍越大。
■ 從顆粒物質(zhì)量濃度圖可以看出氣溶膠顆粒污染物從人的口腔飛出后，在人的口腔附近有較小的密集分布，在人體前1.0m處基本向前下方運(yùn)動(dòng)，而氣溶膠顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)。
展開(kāi) 
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聲傳播仿真的最新內(nèi)容
車輛NVH、振動(dòng)噪聲控制在車輛車身開(kāi)發(fā)、動(dòng)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?yàn)樯婕暗絻?nèi)場(chǎng)的聲固耦合分析或外聲場(chǎng)的輻射聲功率計(jì)算，雖然封閉聲場(chǎng)可以基于模態(tài)法減少計(jì)算時(shí)間，外聲場(chǎng)可以采用格林法或聲傳遞函數(shù)等方法減少計(jì)算時(shí)間，但是，聲學(xué)網(wǎng)格分網(wǎng)、聲固耦合計(jì)算還是要花費(fèi)更長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間，造成企業(yè)需要更大的硬件資源和更長(zhǎng)開(kāi)發(fā)周期。
在車輛開(kāi)發(fā)前期的動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)或車身開(kāi)發(fā)中
裂紋擴(kuò)展模擬一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的一個(gè)難題。Ansys機(jī)械提供分離變形和自適應(yīng)重網(wǎng)格
模擬脆性材料裂紋擴(kuò)展的SMART技術(shù)。SMART裂紋擴(kuò)展方法自動(dòng)評(píng)估裂紋尖端的斷裂參數(shù)（應(yīng)力強(qiáng)度因子或j積分），并根據(jù)用戶定義的臨界值進(jìn)行檢查。該算法還計(jì)算了滿足裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則時(shí)的裂紋擴(kuò)展角。隨著裂紋的擴(kuò)展，裂紋尖端周圍的網(wǎng)格自適應(yīng)細(xì)化。
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在剛剛落幕的Ansys 2025全球仿真大會(huì)中國(guó)站上，技術(shù)鄰團(tuán)隊(duì)有幸受邀到場(chǎng)參與，切身感受到大會(huì)熱烈而專業(yè)的氛圍。會(huì)議期間，我們收集了數(shù)十位一線工程師對(duì)Ansys產(chǎn)品的真實(shí)反饋與寶貴建議。通過(guò)這些來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)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(shì)與市場(chǎng)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(huì)印象：專業(yè)與規(guī)模獲高度認(rèn)可
參會(huì)者用"盛大、權(quán)威
<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)
揚(yáng)聲器在我們生活中無(wú)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(dòng)單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲信號(hào)，這其中產(chǎn)生了一個(gè)類似活塞的運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振膜，最后振膜驅(qū)動(dòng)空氣產(chǎn)生聲音。工作原理雖然簡(jiǎn)單，但它們實(shí)際上是復(fù)雜的裝置。
為了制造聲音，需要幾個(gè)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(dòng)聽(tīng)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(guò)于昂貴
fdtd內(nèi)置有平面光，高斯光，模式光，全場(chǎng)散射光，這些足夠滿足大部分情況。但是在一些特殊情況中，需要在fdtd中自定義光源，比如，在fdtd中入射一個(gè)渦旋光，徑向/角向偏振光等等，這個(gè)時(shí)候就需要編寫一些代碼將光源導(dǎo)入到FDTD中。
下面是我簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單在FDTD中仿真的一個(gè)渦旋光的傳播。
渦旋光沿z軸向上傳播，兩側(cè)的4個(gè)動(dòng)圖是不同z值時(shí)的XY面的光強(qiáng)分布，可以看到
HVAC
（供暖、通風(fēng)和空調(diào)）管道的聲環(huán)境性能改善
不會(huì)提高下壓力（空氣動(dòng)力抓地力），也不會(huì)讓汽車操控更平順。但當(dāng)空氣動(dòng)力學(xué)專家優(yōu)化HVAC的空氣動(dòng)力學(xué)性能時(shí)，你會(huì)感到更舒適。特別是當(dāng)你駕駛一輛電動(dòng)汽車，駕駛室里只有幸福的安靜體驗(yàn)，或者經(jīng)過(guò)聲環(huán)境優(yōu)化，可以在全環(huán)繞聲中聽(tīng)到你最喜歡的音樂(lè)。
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(shì)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(bào)和低噪聲設(shè)計(jì)帶來(lái)不少的難題。本文首先對(duì)水下聲輻射機(jī)理進(jìn)行了梳理；然后簡(jiǎn)要介紹了Simcenter Acoustics
行 業(yè) 挑 戰(zhàn)
電動(dòng)汽車在中速或高速行駛時(shí)，聽(tīng)到的外部噪聲僅由風(fēng)阻或胎噪產(chǎn)生。因此
