음향 시뮬레이션

음향 시뮬레이션에는 표준 유한 요소(FE) 모델링 기능 이상의 특수한 기능이 필요합니다. 풍량이나 음압을 측정하고자 하는 영역과 같은 것을 모델링해야 하는 경우가 많습니다. Simcenter는 표면 래핑, 볼록 메싱, 메시 농화 및 하이브리드(헥사-테트라) 메시 생성 기능과 같은 필요한 고급 기능을 제공하여 기존 전처리기보다 음향 메싱 프로세스를 더 빠르게 진행할 수 있도록 지원합니다. 구조와 유체 모두에 대해 여러 가지 재료 모델을 사용할 수 있고 다양한 구조 및 음향 경계 조건과 하중을 사용할 수 있으므로 해석을 효율적으로 설정할 수 있습니다.

음향 해석용 유한 요소 방법(FEM)은 내부 음향 문제를 시뮬레이션하는 데 적합합니다. 솔루션 속도 측면에서 보다 효율적인 방법인 FEM 외에도 구조적 모드와 방음재를 고려하는 연결된 음향-진동 해석을 수행할 수 있습니다. FEM 음향은 공기 유도 시스템, 기어박스 또는 완전 전기 구동 장치와 같은 파워트레인 구성 요소에 대한 소음 방사 분석과 같은 외부 음향 문제를 해결하는 데에도 간편하게 사용할 수 있습니다.

외부 음향 문제에 주로 사용되는 경계 요소 방법(BEM)은 FEM 방법용 모델에 대한 당면 과제가 될 수 있는 매우 복잡한 지오메트리가 관련된 문제를 해결하는 데 적합합니다. BEM 방식을 사용하면 지오메트리의 외부 곡면 메시만 필요하므로 외부 음향 시뮬레이션이 간소화됩니다. 이는 모델링 프로세스를 간소화하고 시뮬레이션 모델의 자유도를 줄여 해석을 더 용이하게 합니다.

유동으로 인해 발생하는 공력 음향 소음은 차량 또는 기타 제품의 음향학적 특징에서 중요한 구성 요소입니다. 소음 발생 메커니즘을 예측 및 이해하고, 음원을 파악하며, 전달 경로를 식별하고, 시스템 음향 응답을 예측하는 것이 우수한 음향 설계의 핵심입니다. Simcenter를 사용하면 소음 예측을 포괄적으로 이해하여 효과적인 설계 대책을 개발할 수 있습니다. 이렇게 하면 제품은 최적의 음질을 유지하고 시장에서 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다.

응용 분야의 예로는 난방, 환기 및 공조(HVAC) 및 환경 제어 시스템(ECS) 덕트, 열차 부기 및 팬터그래프, 냉각 팬, 선박 및 항공기 프로펠러 등의 소음이 있습니다.

CFD 솔루션에서 계산된 대로 소음을 방출하는 난류에서 가까운 공력 음향 소스를 생성하고 외부 또는 내부 환경에서의 음향 반응을 계산합니다. 공력 진동 음향 분야에서는 진동에 의해 반응하는 구조물에 공기 역학적 및 공력 음향 압력이 모두 가해져 유동 난류가 발생할 수 있습니다. 이러한 진동은 주변 공기로 방출되는 음파를 만들어 냅니다. 예를 들어, 차량의 창문과 구조물 본체에 작용하는 풍하중으로 인한 자동차 및 항공기 내부의 실내 소음을 예측할 수 있습니다. 이러한 해석을 시작할 때의 압력 하중은 CFD 솔루션 또는 소프트웨어에 포함된 소위 난류 경계층 모형 세트에서 가져올 수 있습니다.

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.