声学领域常用数值模拟方法和\u000B相关仿真软件介绍

2016-11-17 by:CAE仿真在线来源:互联网

随着计算机及计算技术的迅速发展使得数值模拟已经成为理论研究和实验(或观测)研究之外的又一种研究手段,并广泛应用在各个学科领域。本文将对声学领域内的常用数值模拟方法及相关仿真软件进行简单的介绍。

声学领域中基于物理原理的数学模型:

1. 有限元法和边界元法

$声学领域常用数值模拟方法和\u000B相关仿真软件介绍Actran学习资料图片1$

2. 统计能量法和声线声锥法

$声学领域常用数值模拟方法和\u000B相关仿真软件介绍Actran学习资料图片2$

声学仿真软件:

1. 基于有限元法的声学软件

Structural FEM

The structural equation of motion is given by

$声学领域常用数值模拟方法和\u000B相关仿真软件介绍Actran应用技术图片3$

where [K] : Structural stiffness matrix

[C] : Damping matrix

[M] : Mass matrix

[Fs] : Forces applied to the structure

[Fp] : Forces due to acoustic pressure

$声学领域常用数值模拟方法和\u000B相关仿真软件介绍Actran应用技术图片4$

相关的常用声学软件:

2. 基于边界元法的声学软件

$声学领域常用数值模拟方法和\u000B相关仿真软件介绍Actran应用技术图片5$

间接边界元法具有广泛的适用范围, 可用于开口、闭口或相交的表面, 对于封闭的表面, 该方法可同时解决内部和外部的问题
瑞利法是利用无限大障板上的活塞声辐射模型, 该模型的物理意义最为直观, 它先将辐射体表面离散, 每个单元被看成声辐射活塞, 设法得到每个单元的振动速度, 并求出此活塞在声场中任意一点产生的声压, 最后求出各个单元的在这一点的声压总和

相关的常用声学软件:

3. 基于统计能量分析的声学软件

相关的常用声学软件:

4. 基于声线和声锥模型的声学软件

声线法是基于几何声学的方法 , 当声波的频率较高, 即声波的波长小于房间中的反射面时, 可以用几何光学中反射面的概念把声的传播看成是沿声线传播的声能, 此过程中忽略声的波动性能
声线模型的使用条件是反射面尺寸远大于声波的波长, 而同时反射面的粗糙度远小于波长
几何声学使用声线或声锥跟踪的方法计算声的传播过程, 可用于封闭、半封闭或完全开放的空间
此方法假设空间每个具有确定功率的声源可向各个方向或具有一定指向性地向外辐射声音
声源之间可以相关也可以不相关
从每个声源发出的声线或声锥在每个接触的壁面上发生镜面反射, 其损失的声能量由每个表面的吸声特性决定
通过每个声接收点的声接收情况, 可以求出该点处随频率变化的稳态声压级