Simcenter3D声学有限元介绍

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声学有限元

基于声波波动方程精确理论和声学有限元方法的工业标准级求解器，可以实现快速、准确的声学求解预测，并同时将最复杂的因素考虑进来，使用得到企业验证的声学有限元技术可以在保证求解速度、精度的前提下确保仿真分析的可信度。西门子声学有限元可以对内外场声学问题进行求解。


西门子外场声学仿真技术经历了一下几个发展阶段。

FEM-PML/AML完美匹配层有限元技术在将有限元求解速度提高10+倍的同时，极大地拓展声学建模的灵活性和仿真应用范围，该技术有些类似于无限元方法中的无反射边界层概念，但理论上比无限元先进，可以认为是无限元的替代技术，可以大大减少声学网格的数量提高多频率点分析求解效率。
FEMAO自适应阶次声学有限元求解器打破了原有六分之一波长的网格尺寸划分要求，可以从一个较粗的有限元网格进行求解，并且随着分析频率的增大有自动的进行加密。这样就使得每个分析频率都可以采用一个较少的自由度进行求解。从而使得该求解的速度相对于传统有限元得到了很大幅度的提升，并且需要很少的内存。因此对于电机求解需要涵盖几百Hz到上万Hz的问题，采用自适应求解技术可以大大提高分析效率。

针对电机，压缩机等旋转机械进行多工况分析的时候，可以采用声学传递向量（ATV）技术进行声学响应计算，大大提高计算效率。
传统的声学计算把结构的振动直接定义为声学辐射问题的边界条件，这种方法的缺点是：这些边界条件随着载荷条件的改变而改变。因此必须针对每一种载荷条件建立不同的求解方案。
Simcenter 3D 利用了ATV 技术，ATV是一种传递函数，该传递函数建立起辐射表面的结构振动与输出场点处声压级之间的联系。ATV 取决于几何形状、网格密度、声域内的介质特性、声学表面的特征（阻抗和导纳）、频率和场点位置。ATV 和载荷无关，这意味着ATV技术特别适合于多工况分析，像电驱动总成工况和结构设计参数优化。
该技术在载荷和设计参数变化的仿真计算中显示出巨大的优越性，因为只要不改变有限元模型的拓扑结构就不需要重新运行求解器。
另一个优点是与结构计算相比，ATV计算频带更宽，因为ATV是频率的光滑函数。依据电驱动总成的几何结构，建议使用5Hz 到25Hz 宽的频带。使用大的频带可以节省声学响应的计算时间。

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