Akustische Simulation

Akustische Simulationen erfordern spezielle Fähigkeiten, die über die Standardmodellierungsfunktionen für finite Elemente (FE) hinausgehen. Oft müssen Sie Dinge wie das Luftvolumen und den Bereich modellieren, in dem Sie den Schalldruck messen möchten. Simcenter bietet die erweiterten Funktionen, die Sie benötigen, wie Oberflächenummantelung, konvexe Vernetzung, Netzverdickung und die Möglichkeit, hybride (Hexa-Tetra-) Netze zu erstellen, um Ihnen zu helfen, akustische Vernetzungsprozesse schneller zu beschleunigen als herkömmliche Präprozessoren. Die Verfügbarkeit verschiedener Materialmodelle für Struktur und Flüssigkeit sowie die große Vielfalt an strukturellen und akustischen Randbedingungen und Lasten ermöglichen es Ihnen, Ihre Analyse effizient einzurichten.

Die Finite-Elemente-Methode (FEM) für akustische Analysen ist ideal für die Simulation von Problemen mit der Innenraumakustik. FEM ist nicht nur die effizientere Methode in Bezug auf die Lösungsgeschwindigkeit, sondern ermöglicht es Ihnen auch, gekoppelte vibroakustische Analysen durchzuführen, die Strukturmoden und schalldämmende Materialien berücksichtigen. FEM-Akustik kann auch problemlos zur Lösung von Außenakustikproblemen verwendet werden, beispielsweise für die Analyse der Geräuschstrahlung von Antriebsstrangkomponenten wie Luftansaugsystemen, Getrieben oder vollelektrischen Antriebseinheiten.

Die Grenzelementmethode (BEM) wird oft für Probleme mit der Außenakustik verwendet und ist ideal für Probleme mit sehr komplexer Geometrie, deren Modellierung für die FEM-Methode schwierig sein kann. Die BEM-Methode hilft, die Simulation der Außenakustik zu vereinfachen, da nur das äußere Oberflächennetz der Geometrie benötigt wird. Das vereinfacht sowohl den Modellierungsprozess als auch reduziert die Freiheitsgrade im Simulationsmodell, was zu einer einfacheren Analyse führt.

Strömungsinduzierter aeroakustischer Lärm ist ein wichtiger Bestandteil der akustischen Signatur eines Fahrzeugs oder anderer Produkte. Die Mechanismen der Geräuscherzeugung vorherzusagen und zu verstehen, Schallquellen zu lokalisieren, Übertragungswege zu identifizieren und die akustische Reaktion des Systems vorherzusagen, sind der Schlüssel zu einem guten akustischen Design. Mit Simcenter können Sie sich ein umfassendes Verständnis Ihrer Lärmprognosen verschaffen, sodass Sie effektive Entwurfsgegenmaßnahmen entwickeln können. Dies stellt sicher, dass Ihre Produkte eine optimale Klangqualität und einen Wettbewerbsvorteil auf dem Markt beibehalten.

Zu den Anwendungsbeispielen gehören: Geräusche von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC) und Umweltkontrollsystemen (ECS), Zuggestelle und Pantografen, Kühlventilatoren, Schiffs- und Flugzeugpropeller und mehr.

Erstellen Sie aeroakustische Quellen in der Nähe von geräuschemittierenden turbulenten Strömungen, wie sie mit einer CFD-Lösung berechnet wurden, und berechnen Sie deren akustische Reaktion in der äußeren oder inneren Umgebung. Bei aerovibroakustischen Anwendungen werden die Strömungsturbulenzen möglicherweise sowohl aerodynamischer als auch aeroakustischer Druck auf eine Struktur ausgeübt, die daraufhin vibriert. Diese Vibrationen bewirken, dass Schallwellen in der Umgebungsluft abgestrahlt werden. Sie können zum Beispiel Kabinengeräusche in Autos und Flugzeugen aufgrund von Windlasten vorhersagen, die auf die Fenster und die Karosserie des Fahrzeugs einwirken. Die Drucklasten zu Beginn dieser Analysen können aus CFD-Lösungen oder aus einer Reihe von sogenannten turbulenten Grenzschichtmodellen stammen, die in der Software enthalten sind.

Wenn die akustischen Probleme, die Sie lösen müssen, sehr große Geometrien oder sehr hohe Frequenzen beinhalten, dann werden FEM- und BEM-Lösungen zu teuer, um gelöst zu werden.

Ray Acoustics wird verwendet, um akustische Reaktionen bis zu sehr hohen Frequenzen und für sehr große Geometrien vorherzusagen, sowohl in geschlossenen als auch in unbegrenzten Bereichen. Im Gegensatz zu akustischen FEM- oder BEM-Solvern nutzt die Strahlenakustik die Tatsache aus, dass bei hohen Helmholtz-Zahlen die Schallausbreitung durch Raytracing (eine Technik, die auch zur Simulation hochfrequenter Elektromagnetik und Beleuchtung verwendet wird) simuliert werden kann. Daher ist nur das Netz erforderlich, um die Topologie des Produkts korrekt darzustellen, und keine feine Diskretisierung der Domäne. Daher ist die Lösung nicht durch eine obere Frequenzgrenze oder die Modellgröße begrenzt und die Lösung erfolgt um Größenordnungen schneller als bei FEM- oder BEM-Lösungen.

Wie können Sie anhand der Diagramme und Grafiken Ihrer Simulation erkennen, wie Ihr Produkt wirklich klingt? Das können Sie nicht. Aber Simcenter gibt Ihnen die Möglichkeit, Ihr Produkt anzuhören, bevor Sie es bauen.

Die akustische Auralisierung lässt Sie in eine virtuelle akustische Umgebung eintauchen, in der Sie
Bewerten Sie die akustische Leistung Ihrer Designs, indem Sie sich die Simulationsergebnisse anhören, anstatt sich nur Diagramme und Kurven anzusehen. Sie können Hörszenarien erstellen, die auf simulierten oder extern aufgezeichneten Quellen und simulierten Übertragungsfunktionen basieren, die entweder von FEM-, BEM- oder Strahlenakustiklösungen stammen. Mit der akustischen Auralisierung können Sie die resultierenden Zeitdaten visualisieren, das Szenario anhören und Änderungen an den einzelnen Tracks vornehmen, um die Klangqualität Ihres Produkts zu verbessern. Sie können die Klangqualität zusätzlich anhand spezieller Lautheits- und Schärfemetriken quantitativ bewerten.