Simulazione acustica

Le simulazioni acustiche richiedono capacità specifiche che vanno oltre le funzionalità standard di modellazione a elementi finiti (FE). Spesso è necessario modellare cose come il volume d'aria e l'area in cui si desidera misurare le pressioni acustiche. Simcenter offre le funzionalità avanzate necessarie, come il rivestimento superficiale, la mesh convessa, l'ispessimento delle mesh e la possibilità di creare mesh ibride (hexa-tetra), per accelerare i processi di meshing acustico più dei preprocessori tradizionali. La disponibilità di vari modelli di materiali sia per la struttura che per il fluido e l'ampia varietà di condizioni e carichi al contorno strutturali e acustici consentono di impostare in modo efficiente l'analisi.

Il metodo degli elementi finiti (FEM) per l'analisi acustica è ideale per simulare problemi di acustica interna. Oltre ad essere il metodo più efficiente in termini di velocità della soluzione, il FEM consente di eseguire analisi vibro-acustiche accoppiate che prendono in considerazione le modalità strutturali e i materiali fonoassorbenti. L'acustica FEM può essere facilmente utilizzata anche per risolvere problemi di acustica esterna, ad esempio per l'analisi delle radiazioni di rumore per componenti del gruppo propulsore come sistemi di induzione dell'aria, riduttori o unità di azionamento completamente elettriche.

Spesso utilizzato per problemi di acustica esterna, il metodo degli elementi limite (BEM) è ideale per problemi che coinvolgono geometrie molto complesse che possono essere una sfida da modellare per il metodo FEM. Il metodo BEM semplifica la simulazione dell'acustica esterna, poiché è necessaria solo la mesh della superficie esterna della geometria. Ciò semplifica sia il processo di modellazione che riduce i gradi di libertà nel modello di simulazione, il che si tradurrà in un'analisi più semplice.

Il rumore aeroacustico indotto dal flusso è una componente significativa della firma acustica di un veicolo o di altri prodotti. La previsione e la comprensione dei meccanismi di generazione del rumore, la localizzazione delle sorgenti sonore, l'identificazione dei percorsi di trasmissione e la previsione della risposta acustica del sistema sono fondamentali per una buona progettazione acustica. Simcenter consente di ottenere una comprensione completa delle previsioni di rumore, consentendo di sviluppare contromisure di progetto efficaci. Ciò garantisce che i prodotti mantengano una qualità del suono ottimale e un vantaggio competitivo sul mercato.

Le applicazioni di esempio includono: rumore proveniente da condotti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) e sistemi di controllo ambientale (ECS), boogie e pantografi per treni, ventole di raffreddamento, eliche di navi e aerei e altro ancora.

Crea sorgenti aeroacustiche in prossimità di flussi turbolenti che emettono rumore, calcolati da una soluzione CFD e calcola la loro risposta acustica nell'ambiente esterno o interno. Nelle applicazioni aero-vibro-acustiche, le turbolenze di flusso vengono introdotte possibilmente sia a pressione aerodinamica che aeroacustica su una struttura, che risponde vibrando. Queste vibrazioni fanno sì che le onde acustiche si irradino nell'aria circostante. Ad esempio, è possibile prevedere il rumore dell'abitacolo di automobili e aerei dovuto ai carichi del vento che agiscono sui finestrini e sulla struttura del veicolo. I carichi di pressione all'inizio di queste analisi possono provenire da soluzioni CFD o da una serie di cosiddetti modelli Turbulent Boundary Layer, inclusi nel software.

When the acoustics problems you need to solve involve very large geometries or very high frequencies, then FEM and BEM solutions become too expensive to solve.

Ray Acoustics is used to predict acoustic responses up to very high frequencies and for very large geometries, in both enclosed and unbounded domains. Unlike FEM or BEM acoustic solvers, ray acoustics exploits the fact that at high Helmholtz numbers, sound propagation can be simulated by ray tracing (a technique also used to simulate high frequency electromagnetics and lighting). Therefore it only requires the mesh to correctly represent the topology of the product and not a fine discretization of the domain. As a result, the solution is not bounded by an upper frequency limit or the model size and solving is done orders of magnitude faster as compared to FEM or BEM solutions.

How can you tell what your product really sounds like by looking at charts and graphs from your simulation? You can't. But Simcenter gives you the ability to listen to your product before you build it.

Acoustics auralization immerses you into a virtual acoustic environment where you can
evaluate the acoustic performance of your designs by listening to simulation results rather than only looking at plots and curves. You can create listening scenarios based on simulated or externally recorded sources and simulated transfer functions obtained from either FEM, BEM or ray acoustics solutions. With acoustics auralization, you can visualize the resulting time data, listen to the scenario and make changes to the individual tracks to improve the sound quality of your product. You can additionally quantitatively evaluate the sound quality based on dedicated loudness and sharpness metrics.