音响结构耦合 — CAE术语解说
音响结构耦合
什么是音响结构耦合
音响结构耦合,顾名思义就是声音和振动一起发生的问题吧?
没错。结构振动时,周围流体(空气或水)会以压力波形式传播声音。反过来,声压也会对结构施加力,使其变形。将这种相互作用耦合求解就是音响结构耦合,也叫振声耦合。
什么产品会涉及到这个问题呢?
车室内噪声是典型的例子。发动机和路面的振动传递到车体板,板再将声音辐射到车厢内。为了降低这种"结构传声",使用有限元法(FEM)和边界元法(BEM)结合的音响结构耦合分析。
分析方法和频段的考虑
FEM和BEM怎样区分使用呢?
有限元法用于计算固体振动,声场可用有限元法或边界元法求解。流体用有限元法的话需要把整个空间都划分网格,而边界元法只需对表面划网格,所以更适合开放音响场计算。但边界元法的系数矩阵是稠密矩阵,大规模问题计算成本很高。
频率会影响求解方法吗?
影响很大。低频(大约100 Hz以下)可用有限元法/边界元法精确求解。中频(100~1000 Hz)网格数量会爆炸增长,有限元法就困难了,这时用统计能量法(SEA)。高频主要用SEA。在振声耦合分析中,必须始终注意这个频段问题。
实务中用什么工具呢?
NASTRAN、ACTRAN、LMS Virtual.Lab等有音响结构耦合专用功能。最近OpenFOAM的acousticFoam模块也在使用。音响BEM长期以来Sysnoise(后来并入AcTran)是行业标准,但现在有很多选择。
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