Simulación acústica

Las simulaciones acústicas requieren capacidades especializadas más allá de las capacidades de modelado por elementos finitos (FE) estándar. A menudo necesita modelar cosas como el volumen de aire y la zona en la que quiere medir las presiones acústicas. Simcenter ofrece las funciones avanzadas que necesita, como la envoltura de superficies, el mallado convexo, el engrosamiento de la malla y la capacidad de crear mallas híbridas (hexatetra), para ayudarlo a acelerar los procesos de mallado acústico más que los preprocesadores tradicionales. La disponibilidad de varios modelos de materiales tanto para la estructura como para el fluido, y la amplia variedad de condiciones límite y cargas estructurales y acústicas, le permiten configurar su análisis de forma eficiente.

El método de elementos finitos (FEM) para el análisis acústico es ideal para simular problemas de acústica interior. Además de que la FEM es el método más eficaz en términos de velocidad de solución, le permite realizar análisis vibroacústicos acoplados que tienen en cuenta los modos estructurales y los materiales de insonorización. La acústica FEM también se puede utilizar fácilmente para resolver problemas de acústica exterior, como para el análisis de la radiación acústica de los componentes del tren motriz, como los sistemas de inducción de aire, las cajas de cambios o las unidades de propulsión totalmente eléctricas.

Utilizado a menudo para problemas de acústica exterior, el método de elementos límite (BEM) es ideal para problemas relacionados con una geometría muy compleja que puede resultar difícil de modelar para el método FEM. El método BEM ayuda a simplificar la simulación de la acústica exterior, ya que solo se necesita la malla de la superficie exterior de la geometría. Esto simplifica tanto el proceso de modelado como reduce los grados de libertad del modelo de simulación, lo que facilita el análisis.

El ruido aeroacústico inducido por el flujo es un componente importante de la firma acústica de un vehículo u otros productos. Predecir y entender los mecanismos de generación de ruido, localizar las fuentes de sonido, identificar las rutas de transmisión y predecir la respuesta acústica del sistema son la clave de un buen diseño acústico. Con Simcenter, puede obtener una comprensión completa de sus predicciones de ruido, lo que le permitirá desarrollar contramedidas de diseño eficaces. Esto garantiza que sus productos mantengan una calidad de sonido óptima y una ventaja competitiva en el mercado.

Los ejemplos de aplicaciones incluyen: el ruido de los conductos de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y del sistema de control ambiental (ECS), bogies y pantógrafos de trenes, ventiladores de refrigeración, hélices de barcos y aviones y más.

Cree fuentes aeroacústicas cercanas a los flujos turbulentos que emiten ruido calculados a partir de una solución de CFD y calcule su respuesta acústica en el entorno exterior o interior. En las aplicaciones aerovibroacústicas, las turbulencias del flujo se introducen, posiblemente, presión aerodinámica y aeroacústica en una estructura, que responde vibrando. Estas vibraciones hacen que las ondas acústicas se irradien en el aire circundante. Por ejemplo, puede predecir el ruido de cabina en el interior de los coches y aviones debido a las cargas del viento que actúan en las ventanillas y la carrocería estructural del vehículo. Las cargas de presión al inicio de estos análisis pueden provenir de soluciones de CFD o de un conjunto de modelos denominados capas límite turbulentas, incluidos en el software.

Cuando los problemas acústicos que tiene que resolver tienen que ver con geometrías muy grandes o frecuencias muy altas, las soluciones FEM y BEM se vuelven demasiado caras de resolver.

La acústica de rayos se utiliza para predecir las respuestas acústicas hasta frecuencias muy altas y para geometrías muy grandes, tanto en dominios cerrados como ilimitados. A diferencia de los solucionadores acústicos FEM o BEM, la acústica de rayos aprovecha el hecho de que con números de Helmholtz altos, la propagación del sonido se puede simular mediante el trazado de rayos (una técnica que también se utiliza para simular el electromagnetismo y la iluminación de alta frecuencia). Por lo tanto, solo se necesita que la malla represente correctamente la topología del producto y no una discretización fina del dominio. Como resultado, la solución no está limitada por un límite de frecuencia superior ni por el tamaño del modelo y la resolución se realiza órdenes de magnitud más rápido en comparación con las soluciones FEM o BEM.

¿Cómo puede saber cómo suena realmente su producto consultando las tablas y gráficos de su simulación? No puede. Pero Simcenter le da la posibilidad de escuchar su producto antes de crearlo.

La auralización acústica lo sumerge en un entorno acústico virtual en el que puede
evalúe el rendimiento acústico de sus diseños escuchando los resultados de la simulación en lugar de observar únicamente los gráficos y las curvas. Puede crear escenarios de escucha basados en fuentes simuladas o grabadas externamente y en funciones de transferencia simuladas obtenidas de soluciones acústicas FEM, BEM o de rayos. Con la auralización acústica, puede visualizar los datos temporales resultantes, escuchar el escenario y hacer cambios en las pistas individuales para mejorar la calidad del sonido de su producto. Además, puede evaluar cuantitativamente la calidad del sonido basándose en métricas específicas de volumen y nitidez.