LMS.Virtual.Lab声学手册

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LMS Virtual.Lab声学手册,简单介绍了LMS Virtual.Lab声学应用
LMS VIrtua. Lab acoustics解决方案可用于: 汽车及地面车辆 LMS Virtual.Lab声学软件能为工程师提供对乘用车、卡车、客车、越野车 及火车的内部声音品质进行模拟、分析和改善的工具。工程师可以从设计阶 段开始解决完整的发动机声学辐射问题。基于试验技术或多体分析的载荷识 别可以保证发动机任何工况下的分析精度。轮胎对于车内声学舒适性和整车 的通过噪声来说具有极大的影响。 LMS Virtua.ab声学软件包括完整的轮胎噪 声模拟技术,如有張元!FFM)、无限元{-FEM)、边界元(BEM)、频域和时域 技术等。采用 LMS Virtual.Lab声学软件,工程师可以分析像消声器和进气系统 等质量较轻的部件产生的机械和声学载荷造成的孔噪声和壳噪声 航空航天 LMs Virtual.La声学软件可以准确预测飞机内部的声学,同时考虑结构传 递和空气传递路径。 Virtual.Lab声学软件帮助飞机发动机制造商减小发动机辐 射的噪声,用以遵守日趋严格的政府规范,同时提高乘客舒适性。随机声学 技术能够计算当随机压力场作用在机身表面时机身的结构振动 工业机械 随着攻府制定的越来越严格的大型工业机械噪声标准, LMs Virtua.Lab 声学软件也越来越多的被用于辐射喚声的仿真,如大型的工业发动机、压缩 机、泵、变压器和其它工业产品 家用电器 家用电器制造商利用 LMs Virtual.Lab声学软件可以分析研究如何减小如冰 箱、洗碗机、洗衣机、微波炉或转孔机等产品的噪声级。扩音器和手机生产 商采用tua.ab声学软件来优化其产品设计的声学品质。结合声学边界元和 有限元方法,仿真内部和外部的辐射声音 LmsInternationalinfo.cn@msintl.comiwww.imschina.com LMS Virtual Lab Acoustics 33 声学仿真:工程流程中一个 不可分割的部分 CAD和CAE模型的重复利用 模型的完成 为使于开始声学开发过程, LMs Virtual.Lab声学软件可以 即使从不兼容的结构模型开始,获得结构振动载荷并作 无缝链接到CAD和CAE工具,甚至链接到试验。这样,模型创为声学计算的输入也很容易。可以快速设置声学属性,如吸 建、不同应用的网格重塑、或不同文件格式间的转换就不会浪声系数随频率变化的吸声表面:加入复杂的特性用于细节研 费更多的时间。您可以采用您喜欢使用的有限元求解器进行结究,或自动创建SO场点网格。声源的定义可以从单点声源到 构分析,甚至可以在 LMS Virtual.a环境下进行后台运行。 复杂的分布声源,如随机压力、扩散场、甚至是流体噪声。 如果您的产品还受到移动部件产生的内力,您可以使用LMs 声学网格的创建 Virtua. Lab motion进行系统级机械仿真,用以准确地预测这些 力和导致的结构振动。这种方法可以获得更精确的结果,也 可以帮助更充分地了解声学问题的原因 LMS Virtual.L砒声学软件大大加速了空腔和外部声学网格 的创建过程。外部网格划分软件,这个独一无二的方法,如解决棘手的声学问题 同用橡胶皮去包一个结构:表面的细部特征被平滑了,影响 声学响应的特征仍然保留。自动验证声学网格,检查自由边 和汇合边确保正确的边界条件,识别出任何潜在问题,以防 当将声学仿真成功地应用到主流产品开发过程中时,计 过程中出现错误 算的鲁棒性和速度就成为两个关键属性。这也是LMS的核心技 术 SYSNOISE被集成于 LMs Virtual. Lab acoustics声学软件中的 原因 求解器可用于稳态问题的频域计算和瞬态问题的时域计 算。模态求解器、直接求解器、高速迭代有限元(FEM)求解 器、高速边界元(BEM)求解器、并行求解器及声传递向量ATV 求解器可以保证每个特殊应用的计算速度和精度。 34 LMS VirtuaL Lab Acoustics LmsInternationalIinfo.cn@lmsintl.comiwww.imschina.coM 显示并分析结果 工程师需要验证声学品质,识别存在的声学问题,进而提供合适的解决方案 他们需要很多专业化的后处理工具,用以处理、显示及分析其数据。 LMS Virtual.Lab 声学软件可以完成以上所有的功能。从海量的原始结果中,您能够找出最重要的信 息,对其进行后处理,确定设计方向,并创建声学数据图形。逼真的动画显示可以 使您发现结构振动和声学特征,深入揭示究竟发生了什么。 修改并优化您的设计 充分利用 LMs Virtual.Lab声学软件的优势,可以即刻预测出任何设计改变的结 果。一种很有效的参数分析功能可使工作流程自动化。例如:可以将新的发动机升 速激励数据作用于现有的发动机声学模型,还可以将先前的结果和新结果及目标值 进行比较。通过使用试验设计(DOE)和优化模块,您可以自动探索设计空间,在考虑 如重量或耐久性品质等非声学约束的情况下,找出最佳声学品质的设计参数 自动化及脚本 LMs Virtua!. Lab desktτp提供了记录和重演重复性处理的功能,如加载、声源布 置、发动机辐射声模拟的设置等。利用 isua Basic脚本,用户甚至可以定制任务 只需点击一个按钮就可以执行一套标准的计算或生成和发布一份报告。 LMS Virtual Lab LMS Virtual lab acoustics Structures Mesh based Structural Vibration Acoustic Acoustic CAD Meshing 网格划分 Pre-processing oads Simulation Simulation response 基于网格的前处理 结构载荷 振动仿真 声学仿真 声学响应 4. 从将CAD模型直接导入到LMS非常容易地将结构网格转换成声学将试验或仿真激励数据,加载于发计算声学辐射及场点上的可视化声 Virtual.Lab环境中开始分析。 网格。网格是根据分析所需频率自动机上,计算得到声学性能 压,轻松建立辐射能量的彩色图 动生成的 LmsInternationalinfo.cn@msintl.comiwww.imschina.com LMS Virtual Lab Acoustics35 LMS Virtual Lab Acoustics Pre/Post VL-HEV 21.1 声学前/后处理 LMs Virtua.Lab声学前/后处理模块嵌入了声学仿真所需的整套前/后 处理功能。用户可以用它创建基于 LMs Virtual.Lab求解器的完整声学模型,并 且用其标准及高级显示方式进行声学模型后处理。 在前处珵模式下,用户可以选择模型类型:包括直接边界元、间接边界 元或声学有限元;可以定义声学几何,检查网格质量以及进行必要的修正 可以定义声学特性,例如吸声面板,或振动边界条件和声源边界条件等。而 用于结果输出的场点网格(传声器位置)则可以通过各种标准形状球面、半球 面、盒子、平面等)建立,也可以由外部文件导入。 声学彩条图,很容易地突出显示关键区域 对于声学分析,月户可以通过不同类型的网格来完成例如从外部文件导 入的网格)。对此软件提供了检查和解决模型中诸如节点、单元和属性编号冲 突问题的功能。基础的声学网格生成工具也包括在内。例如,表面创建可以 把实体结构有限元网格转化成表面声学边界元网格用于声学分析。 在后处理模式下,用户可以深入检视声学分析的结果。标准显示,例 如声功率(包括分贝加权)的二维绘图,用于向用户提供对噪声问题的初步认 识,高级显示则是对标准显示的补充。例如对旋转机械声辐射或指定路径的 瀑布图和彩色图绘制等。模态和面板贡献量显示用以突出一个系统中最关键 的辐射部位,使用户获得更深刻理解。除了上述2维显示外,还支持各种三维 结果显示,包括标准声压级图、高级的声指向性图和三丝贡献量图等。这些 图都可在指定的关链频率或对感兴趣的频带进行显示 已 产生噪声輻射的齿轮箱周围的场点网格(与麦克风的 布置位置相 特点 优点 ·声学前处理:可处理所有类型的边界条 通讨专用的声学特征库进行高效的声学 件,包括用于声学边界元和声学有限元的 前处理 各种不同声源和表面振动 通过为特定声学问题设计的专门功能,能 声学前处理:声学属性定义可涵盖流体属 够处理非常广泛的声学问题 性.恒定或随频率变化的阻抗,传递导纳 瀑布图显示了工作状态下的噪声级别 和吸声材料 借助高级分析功能,观察声学结果并且高 效地精确定位结构的关键部位 声学后处理:广泛的二维图和三维图绘 制.包括复函数显示,2.5维的瀑布图和 彩条显示、贞献量显示以及声压、声速和 声功率的三维图绘制 详细的2D图用于振动噪声分析 36 LMS Virtual Lab Acoustics LmsInternationalIinfo.cn@lmsintl.comiwww.Imschina.com LMS Virtual Lab VL-VAM. 35.2 Boundary Element Acoustics声学边界元 LMS Virtual.Lab声学边界元软件是入门级、易于使用的声学仿真工具,用 于预测和改进广泛的各种系统的声音和噪声品质。采用直接模型和嵌入的求 解器技术,工程师能够更快地获得结果,并保证其精度 LMs Virtual.La声学边界元软件使用边界元法(BEM),可以有效地将复杂 的三维几何模型简化为二维图形。只有结构系统振动或散射声场的表面区域 需要进行建模。边界元模型的尺寸通常只限于几千个单元,与同样复杂的完 整三维有限元模型相比,这是更小、易于创建、易于检验,并易于处理的模 型。这些简化模型可以在更短的时问内得出结果,使用户快速地了解其设计 的声学品质。 汽车进气系统噪声辐射 LMS Virtual.Lab声学边界元可以准确地模拟结构声学耦合现象,例如当 声源产生结构振动时(这种情况通常都发生在重量较轻的结构上)如发动 机压力的强烈变化使发动机进气系统振动产生额外的辐射噪声。此解决方案 可以处理内部和外部辐射噪声问题,并囊括了广泛的应用,如板件的传递损 失、电了或家用设备的声音品质、辐射噪声等等。解决方案可以与其它CAE 软件一起运行,并无缝链接 ABAQUS、 ANSYS、 CATIACAE、|DEAS、MSC NASTRAN和 PERMAS,是进行更高级、更专门应用的理想起点。 最小化油底壳的噪声辐射 特点 优点 间接和直接边界元法 只需简单建模,即可快速找出噪声的原因 ·完鏊的振动声学耦合 准确预测声学品质,减小设计风验 扬声器声音指向性分有。 绘图及三维图像:SP-、103744声功 网格粗化和高速边界元选项可用于加速 率、RMS、dB加权(1/3)倍频程、TL 开发进程 边界条件:表面振动及压力,声源 风涡轮对环境的辐射噪声 LmsInternationalinfo.cn@msintl.comiwww.imschina.com LMS Virtual Lab Acoustics 37 LMS Virtual Lab Fast Multipole Boundary VL-VAM. 41.2 Element Acoustics快速多极声学边界元 特点 多极边界元方汯是一种用来处理超大规模边界元问题的技术。这项新技 问接边弄元法 术是对现有的边界元技术的完善:经典的边界元求解器可以高效地处理最大 考虑耦合 20000节点的边界元模型,而 LMs virtual.Lab快速多极边界元高级求解器可以 包含声源、振动边界条件、阻抗边界条件 处理超过一百万节点甚至更多的声学模型。这样,考虑到高频的大型问题就 具有多吸扩展和预条件数生成的迭代求 得以有效解决,从而使得边畀元方法的应用范围大为扩展 解器 在并行系统上的完全可扩展性 快速多极边界元模块利用高速迭代技术以及基于多极扩展和多级别分层 细胞子结构的复杂算法求解边界元问题。不同于对整体模型进行直接求解 该方法自动把模型分成若干区域,各区域又进一步不断地分解为更多子区 域。最终每个小区域仍按照经典的边界元模型对待,而各小区域之问的关系 则用一个转换算子措述,并采用快递迭代算法求解整体模型。这总计算时 间几乎线性正比于边界元模型的节点数,并且所需内存较少。该模块可以在 Windows的PC机,多CP∪系统和集群机上运行。 利用这项技术,模型求解速度大大加快,一系列全新的应用得以实现 优点 例如高达几千H的完整车辆、飞机、船舶、潜艇,大型发动机、透平机等等 的外场声学问题研究等 求解多达一百万单元甚至更多的超大规模 边界元问题 计算大型边界元模型的速度夏快 缩减声学前处理时间 极大地提高分析频率的范围 仙 LeWY 快速多极BEM方法能够有效地处理大型的频率高达通过大型BEM模型进行船舶辐射噪声分析。 8CCz的声学模型 L. 仿貞两车错午的超大BEM模型。 整车的通过噪声仿貞频率高达几千赫兹 LMS Virtual Lab acoustics LmsInternationalIinfo.cn@lmsintl.comiwww.Imschina.com LMS Virtual, lab finite element Acoustics VL√VAM.36.2 声学有限元 特点 相较于边界元方法, LMs Virtual.La有限元声学提供了一种更高级的方法 无限元法 用于声学仿真。与边界元法类似,它可用于预测和改进许多不同种类系统的 完全的声振耦合 声学和喚声性能。边界元法和有限元法的主要差别在于后者需要对整个传播 二维和三维绘图:声压级,S03744声功 区域(空气或水)进行建模。 率,均方根,dB加权1/3)倍频程,传 递损失 Krylov迭代求解器,并行计算,FEM声传递 有限元声学包括另外的高级技术,如无限元方法,可以帮助用户使用缩 向量获得最优求解速度 聚的有限网格来模拟声辐射,而不必对整个传播区域建模。 考虑温度场、休积吸声材料、流动效应 (透平机,消声器) LMS Virtua.Lab有限元声学可以进行声学的时域和频域仿真。典型时域的 例子是关车门产生的噪声。其它有限元声学的例子包括透平机中考虑温度场 和流动效应的分析,消声器中体积吸声材料的仿真等。 和边界元法一样,有限元法也可以模拟完全的声振耦合,用以确定声源 对结构的影响。 优点 LMs Virtua,.La有限元声学还拥有高级的Kryoν迭代求解器使计算速度提 可以老虑多种材料属性 高100倍,并且可以存档声传递向量实现在几分钟内完成多任务运行。在多处 计算时间短:利用Kryo求解器可以使计 理器平台上再结合并行计算功能,可使模拟速度再增快16倍。 算速度增快100倍 考虑温度场、流动效应等影响,快速找 噪声问题的根源 准确预测声学特性,降低设计风殓 体积网格生成选项可央速生成复杂有限 元网格 最大化制冷压缩机消声器的传递损失。 对排气系统的声学辐射进行建模 以上更如史我里无“二 一民二3 对卡车舱内的声学辐射行建模。 用无限元方法分析轮胎的噪声辐射。 LmsInternationalinfo.cn@msintl.comiwww.imschina.com LMS Virtual Lab Acoustics 39 LMS Virtual lab VL√VAM.38.2 Numerical Engine Acoustics数字发动机声学 特点 边界元法 LMs Virtual.Lab数字化发动机声学软件是有效的工具,用于预测完整发动 叽升速的嗓声辐射,以及了解噪声问遨的原因。采用这种全面的解决方案 基于结构恻格创建声学边界元网格 工程师可以仿真和优化发动机设计的声学品质。 基于ATV计算 集成结构强迫响应求解器 LMs Virtua|.Lab数字化发动机声学软件使用来自于通过 Virtual. Lab motion 测量或多体仿真的结构激励一多载荷情况 进行多体动力学分析、一维计算工具( LMS Imagine. Lab AMEsin)或测量得到的 (多转速)和阶次分析 激励力。采用这种动力学载荷数据及结构模态(由标准有限元软件算出),评 声压/结构力灵敏度 价表面振动,用于多范围工况,并从中预测声学辐射。 绘图及三维图像,SPL、1S03744声功 率、RMS、dB加权、(1/3)倍频程 采用 LMS Virtua.Lab数宁化发动机声学软件,工程师可以快速创建声学网 烙。与众不同的声学网格生成是基于声学网格包裹在结构网格之外,边界元 法声学网格可以自动适应分析频率范围,最终将建立一个准确声学刈格的时 问从几个星期缩短到几小时。 解决方案的求解器使用了独特有效的ATV技术,可以进行快速多转速分 优点 析,并在分析不同设计方案时加速计算的再运行。基于表面振动,可以预测 预测每种设计的辐射噪声 特定位置的总辐射噪声和声压级,将整个发动机噪声辐射过程从几个月缩短 根据规格验证噪声级.找出璪声问题的原 到一天 因,并在规定时间内提出设计改进 更深入的了解声学问题,有利丁设计改进 基于以上结果,工程师可以通过|S3744标准网格分析总辐射功率和对 激励力的声学灵敏度,并使用一套清晰的显示工具研究得到的声压级。 请道 5甲和 E照果 引擎的结构有限元建模。 发动机的模态变形。 C 节形瓶 生几几 声学模型包括地面反射面及麦克风布置位置(典型的结果显示了噪声辐射分布以及运行环境中总的辐射 S03744标准)。 噪声 40 LMS Virtual Lab Acoustics LmsInternationalIinfo.cn@lmsintl.comiwww.Imschina.com

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