简单的问题,奇怪的结果,怎么办?

plaxm

计算平面声波在刚性平面上的反射.
大致的二维模型如图1,就是一个幅值为1 的平面声波朝向一个100m的刚性平面入射,然后求解在声源和刚性平面之间的声场分布.这个问题的理论解大家应该都知道,是个驻波,结果如图2.可是,我用sysnoise的IBEM模型计算出来的结果却呈现波浪状,反射面处的声压也不是严格等于二倍的入射声压幅值,而是呈现波浪状,如图3.然后换用DBEM模型,则在反射面声压幅值严格等于二倍入射声压幅值,但是在声源和反射面之间的声场中的声压幅值却来了个突变跳水,如图4所示.不过此时声场分布倒是均匀的,不是波浪状.但还有一个问题是,这种非封闭的直线网格模型应该不是DBEM所适用的.然后又建立了一个有一定厚度的100m长的封闭网格用DBEM算,误差更大,反射面上的压力变三倍了.现在真补知道该怎么样才好了.这么一个简单的问题竟然算不对.不过用IBEM分析模型的误差是最小的.只是为什么会呈波浪状呢?希望大家帮忙分析一下.
两种方法与理论解的比较如图5,6所示,虚线是理论解.
还有,我的计算频率是100HZ,对于声波在空气中传播的问题,网格单元长度本来用0.5m就可以了.可是计算结果的误差更夸张.所以我都是用的0.05m的单元长度,就是1000HZ下的网格长度要求才得到这样的结果.后来又用0.005m的,结果基本上跟0.05m的一样.

pengweicai

这个很正常。

边界元的离散影响，那么在边界上的结果一般都比较差。因为边界上的单元，结果是通过插值计算来的。

单元的选取也不是严格的安按照 1/6波长，有时候需要 1/10波长。

不过始终要记住，边界元只是一种数值解法，会存在数值误差，边界单元的离散误差。。。。
如果要比较好的解决一个问题，可能需要试多个模型，多种情况。。。

plaxm

不过象这种波浪状的结果,还是觉得哪里存在问题.毕竟这个问题模型实在是太普通和简单了,sysnoise得出这种结果,不应该啊.最基本的问题都出现这种误差不应该.
我计算的频率是100HZ,但单元长度是按1000HZ的取的,1/68波长了.才得出这种结果,1/6波长的计算结果可以用惨不忍睹来形容!
peng版主能不能帮忙做一个简单的平面声波垂直入射刚性界面的算例?我好受点启发^_^

pengweicai

比较好的方法是增加一个 障板 Baffled。



命令流如下：


New Model 1 File model1.sdb Return
Option  BEM Indirect Variational Uncoupled Baffled Frequency  Return
Import Mesh Format Free File plate.fre Return
Source Name 'p' Plane
    Amplitude Real 1 Imag 0
    Position 0.5 0.5 5
    Vector 0 0 -1
    Return
Point Plane  .5 -1 -1 To .5 2 -1 Divide 30 To .5 -1 2 Divide 30 Return
Solve
    Frequency 20
    Return
PostProcess
    Points All
    Frequency 20
    Near 2
    Far 5
    Quadrature 2 2 1
    Save Results Step 1
    Return
Save Return

应为模型比较小，所以结果有点不太好。但是满足反射条件。压缩包后缀该为 .rar

pengweicai

障板的作用就是让声波不透射。
不管你采用直接边界元还是间接边界元，好像都会有声波透射过边界。

模型中障板与模型网格在一个平面内。

plaxm

我想我找到原因了
一,以100HZ的频率,我取的100m长的直线模型显得过短了点,以至于短点对声场造成了影响.
二.所选取的场点在模型节点处误差较大

于是,我将模型延长到了正负500m,也就是1000m长,对100HZ的声波进行计算,模型单元长度也按照一般的1/6波长选取.得到的结果在靠近模型节点处有较大误差,但在其上的声场空间则与理论解符合的很好,不再出现波浪状的结果.
结果如下面两图.
这说明边界处由于所采用的数值方法造成的误差是较大的.可以通过减小单元长度来弥补.但对于我们所关心的边界外的声场空间,结果是很理想的.

另外,我采用的都是二维模型,这种情况下是不能定义baffled模型的.现在的结果我是比较满意了.可以放心进行下一步计算了.呵呵
谢谢peng版主的帮忙和关注!