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Simcenter3D 音響解析

SCではFEM(有限要素法)と BEM(境界要素法) の解析手法からのアプローチが可能です。 FEMはBEMに比べて解析速度が速いのが特徴ですが、音響領域をモデリングする必要があり解析モデルの作成が難しく、 規模が大きくなりがちです。SCのFEMでは以下のような機能でモデリングをサポートしています。

FEM(有限要素法)

FEMAO(FEM Adaptive Order)機能

要素次数を上げることで同一メッシュのまま解析の周波数レンジを上げることができます。

自動一致レイヤ(AML)

無限外部音響モデリング(非反射境界条件)を容易にしました。 ALM法は、周波数や入射角に関係なく外向きの波を吸収するレイヤとして流体メッシュの外表面に設定します。 更に、流体メッシュの有無にかかわらず、マイクロフォンメッシュを作成した任意の位置における音響結果を出力できます。 AML境界の内側では流体節点からマイクロフォンの位置に結果を補間します。流体メッシュの存在しないAML境界の外側では、 AML境界上の圧力・速度を境界積分して算出します。

音響伝達ベクトル(ATV)

振動に対するマイクロフォン位置での音響応答を 効率的に計算することができます。 ATVは流体ボリュームにおける周波数依存音響ベクトルで、 マイクロフォン境界の振動面における単位体積速度当たりの 圧力として算出されます。 このATVを利用することで、構造振動から音響圧力への 弱連成が容易になり、エンジンやモータ、ギアボックスなど スループットを上げることができます。

BEM(境界要素法)

BEMは、音響領域そのものではなく、音響領域の境界を使用して音響量を解析します。 境界表面メッシュ以外は不要になるため、外部放射音のシミュレーションを簡素化できますが、システムマトリックスはFEMより密になります。SCではH -MatrixやFast Multipoleといった手法で高周波数域における計算負荷を低減し高速化を実現しています。 BEMではモーダル法による強連成解析が可能です。構造に対して音響圧力の影響を無視できないような場合に使用できます(例えばスピーカーのデザイン等)。

基本機能

NX-Nastranによる以下の解析をサポートしています(FEM)

  • 解析実固有値解析
  • 直接複素固有値解析
  • 直接周波数応答
  • モーダル複素固有値
  • モーダル周波数応答

音響吸収材として多孔性材料を定義できます。

  • Craggs
  • Delany-Bazley-Miki
  • Johnson-Champoux-Allard

定義可能な荷重

  • 音響モノポール
  • 音響ダイポール
  • 音響平面波
  • 音響パネル法線速度
  • 強制音響圧力
  • ランダム荷重(パワースペクトル密度係数)

解析結果

  • 音響インテンシティ
  • 音響粒子速度
  • 音響パワー
  • 音響圧力
  • 音響トランスミッションロス
  • クロスパワースペクトル密度/クロス相関関数
  • 変位
  • 等価輻射電力
  • グリッド寄与
  • モーダル寄与
  • パネル寄与

境界条件

  • 音響アブソーバ
  • 音響連続性
  • 伝達アドミタンス
  • 自動一致レイヤ
  • パネル寄与
  • 無限平面(BEM)