声振论坛

 找回密码
 我要加入

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 2306|回复: 3

[综合讨论] ANSYS基于声学分析简单介绍

[复制链接]
发表于 2019-7-12 13:14 | 显示全部楼层 |阅读模式

马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?我要加入

x
声学研究声压波在流体介质中的产生、传播、吸收和反射。以下资料摘自网络,仅能作为一些参考,声学分析在ANSYS中没有独立的模块,希望的今后的版本中能出一个专门的模块做声学吧。
一、声学有如下的应用:
1、声纳—声学上雷达的对应物
2、设计音乐厅,希望声压均匀分布。
3、减小机器厂房内的噪音
4、汽车中的噪声消除
5、水下声学
6、设计扬声器、音箱、声滤、消音器及其他类似装置。
7、地球物理探测
二、声场分析的类型
只有在ANSYS/Multiphysics 和 ANSYS/Mechanical中能进行声场分析,通常包括对流体介质及其周围结构的建模。典型感兴趣的是不同频率的声波在流体中的压力分布、压力梯度、粒子速度、声压级及声波的散射、衍射、传输、辐射、衰减和散射。耦合的声场分析将考虑流体-结构的相互作用。非耦合的声场分析模型只考虑流体而忽略任何流体-结构的相互作用。
ANSYS程序假定流体是可压的,但只允许压力与平均压力相比有较小的变化。而且,流体假定为非流动并且无粘的(即粘性不引起耗散作用)。假定平均密度和平均压力不变,压力求解偏离平均压力而不是绝对压力。
三、求解声学问题
通过执行一个谐波响应分析可以解决许多声学问题。分析计算流体-结构界面上的谐波载荷(正弦变化)引起流体中的压力分布。
四、谐波声场分析的过程包括以下三个主要步骤
建立模型。施加边界条件和载荷并获得求解、查看结果。
在此步骤中,用户指定工作名称和分析标题,然后用PREP7前处理器定义单元类型,单元实常数,材料属性和模型几何尺寸。
五、谐波声场分析准则
对一个谐波声场分析,考虑以下几点:
单元类型—ANSYS声场分析指定了四种单元类型:对二维和三维模型的流体部分分别使用Fluid29和Fluid30单元,Fluid129和Fluid130与FLUID29和FLUID30单元一起使用,用来构造包围Fluid29和Fluid30单元的无限外壳。利用这些单元类型可以构造流体部分的模型,然后利用相应的结构单元(PLANE42、SOLID45等)构造固体模型。只有Fluid29和Fluid30单元才能与结构单元相接触(在结构的内部或外部);Fluid129和Fluid130单元只能与Fluid29和Fluid30单元相接触,而不能直接与结构单元接触。
1、FLUID29与FLUID30单元
对与固体相接触的声单元,要确保使用KEYOPT(2)=0,缺省的设置允许流体-结构的相互作用。UX,UY,UZ和PRES作为自由度引起单元矩阵的不对称。对所有其它的声单元,设置KEYOPT(2)=1,致使带有PRES自由度的单元矩阵的对称。对称矩阵需要的内存和计算时间更少,因此只要可能就应该使用它。
2、 FLUID129和FLUID130单元
对无限的吸收压力波的声单元,模拟在FLUID29和FLUID30单元之外无限延伸域的输出效果。FLUID129和FLUID130单元提供了第二级的吸收边界条件,所以输出的压力波到达模型的边界以最小的反射吸收到流体域内。
FLIUD129单元用来建立二维流体区域的边界和诸如线单元。FLIUD130单元用来建立三维流体区域的边界和诸如平面表面单元。
材料属性—声单元需要密度(DENS)和声速(SONC)作为材料属性(FLUID129和FLUID130只需要SONC)。如果在流体-结构界面存在声的吸收,利用标记MU来指定边界导纳β(吸收系数)。值β通常由实验来测定。对结构单元,指定杨氏模量(EX)、密度(DENS)和泊松比(PRXY或NUXY)。实常数—当用FLUID129和FLUID130单元时,里面的有限元网格边界必须是圆形的(二维及轴对称)或球形的(三维),而且圆形或球形边界的有限区域的半径必须指定为实常的RAD。圆或球的中心也必须用实常数指定:
R,3,RAD,X0,Y0!REAL set 3 for FLUID129
R,3,RAD,X0,Y0,Z0!REAL set 3 for FLUID130
如果二维轴对称情况圆的中心坐标(X0,Y0)或三维情况球的中心坐标(X0,Y0,Z0)不是通过实常数指定的,ANSYS假定中心为总体坐标系的原点。
3、对模型进行网格划分
下面为使用二维无限的声单元进行网格划分的典型程序。对三维单元的程序与此相同。如果还有结构部分,结构单元必须与FLUID29单元相邻,而不要与无限流体单元(FLUID129)相邻。
这个过程自动在有限区域的边界加入FLUID129单元。这里环形结构用
PLANE42结构单元进行网格划分。与PLANE42单元接触的流体单元层用带有UX和UY自由度的FLUID29单元划分网格同时打开流体-结构接触面。流体的外层用没有UX和UY自由度的FLUID29单元建模。在X0=Y0=0处放置FLUID129单元的半径为0.31242。可用下列方法定义FLUID129单元:
命令:ESURF
GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Inf Acoustic
步骤一:内部流体区域的网格划分
用FLUID29单元对圆形或球形边界(PLANE42)所包围的内部流体区域划分网格。
步骤二:生成无限的声单元
按以下步骤:
1.选择圆形或球形边界上的节点:
命令:NSEL
GUI: Utility Menu>Select>Entities
2.指定FLUID129单元作为与FLUID29单元相联系的无限流体单元。 命令:TYPE, REAL
GUI: Main Menu>Preprocessor>Attributes>Default Attribs
Main Menu>Preprocessor>Real Constants
无限单元对低频及高频激励都执行得很好。数值实验已确定吸收单元远离结构或振动源区域以外大约0.2λ放置能产生准确的结果。这里λ=c/f压力波的主波长。c是流体中的声速(SONC),f是压力波的主频。例如,对浸没在水中的圆盘或球壳的直径D,封闭边界的半径RAD至少应为D/2+0.2λ。而且,对一般的声分析,网格必须足够的细致以能分辨最小的主频。
3.在边界生成吸收单元(FLUID129)。
命令:ESURF
GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Inf Acoustic
步骤三:指定流体-结构接触面
指定流体-结构接触面:
1.选择界面上的所有节点。
命令:NSEL
GUI: Utility Menu>Select Entities
2.选择附属于这些节点上的流体单元。
命令:ESEL
GUI:UtilityMenu>Selec;3.指定所选择的节点作为流体-结构接触面上的节点;GUI:MainMenu>Preproce55施加载荷并获得求解;在这个步骤里,用户定义分析类型和选项,施加载荷,;5.5.1步骤一:进入SOLUTION求解器;通过选择GUI途径MainMenu>Sol;5.5.2
GUI: Utility Menu>Select>Entities
3.指定所选择的节点作为流体-结构接触面上的节点。 命令:SF
GUI: Main Menu>Preprocessor>Loads>Apply>Fluid-Struct>On Nodes 注意—在对分析进行求解前确保重选所有的节点。
六、施加载荷并获得求解
在这个步骤里,用户定义分析类型和选项,施加载荷,指定载荷步选项,并开始有限元求解。下面几节解释如何做这些工作。
步骤一:进入SOLUTION求解器
通过选择GUI途径Main Menu>Solution或执行/SOLU命令进入SOLUTION求解器。
步骤二:定义分析类型
利用GUI途径或命令集,定义分析类型和分析选项。 用下列方法定义分析类型: 命令:ANTYPE,HARMIC
GUI: Main Menu>Solution>New Analysis
必须选择新的分析NEW Analysis因为重启动对谐波响应分析无效。如果需要施加另外的谐波载荷,每次作一个新的分析(或用《ANSYS Basic Analysis Guide》中叙述的“部分求解”程序)。
步骤三:定义分析选项
用下列方法指定求解方法: 命令:HROPT
GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options
尽管全量、减缩或模态叠加方法都是可选的方法,选择全量方法因为它自己就可以处理非对称矩阵。
用下列方法定义求解列表格式: 命令:HROUT
GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options
这个选项决定ANSYS如何在打印输出(Jobname.OUT)中对谐波自由度结果进行列表。
用下列方法指定方程求解器: 命令:EQSLV
GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options
可以选择波前求解器(缺省),Jocobi共轭梯度(JCG)求解器,或不完全的Cholesky共轭梯度(ICCG)求解器。对大多数模型推荐使用JCG求解器。
步骤四:在模型上施加载荷
由谐波分析的定义可知,假定任何施加的载荷随时间是简谐(正弦)变化的。在声学分析中完整地指定一个谐波载荷,通常需要两条信息:强迫力的频率和振幅。振幅是载荷的最大值,强迫力的频率是谐波载荷的频率(循环/时间)。可用HARFRQ命令或GUI途径Main Menu>
Solution>Time/Frequenc>Freq & Substeps在随后的载荷步中指定它。

回复
分享到:

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 我要加入

本版积分规则

QQ|小黑屋|Archiver|手机版|联系我们|声振论坛

GMT+8, 2024-3-28 20:50 , Processed in 0.061790 second(s), 20 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表