电声模拟方案及其典型案例.pdfVIP

电声模拟方案与典型案例 声学设计面临的挑战  技术目标：  合适的频率灵敏度：避免由于内 部共振频率峰  正确的指向性：例如全指向设 计  无失真：整合各种多媒体功能  约束：  可用空间  设计是否美观  价格  易加工性：例如锥膜与平膜 2 声学仿真的多物理场  压力声学  声源设置  声波耗散  热声问题  声-结构相互作用  振动问题  声-壳/膜相互影响  薄膜  音圈结构  电磁分析  电磁+声+结构分析  在频域下求解波动方程 3 声源设定  电声分析中的声源表达  法向加速度（结构振动已知）  驱动力（结构振动未知）  背景声场（远场表达） 4 材料特性 • 薄膜+音圈 • 几何非线性（大变形、大转动） • 材料非线性 • 材料的特性和频率相关 • 可考虑材料阻尼对计算结果的影响 轴对称模拟功能 • 动态电磁式圆锥形扬声器模型，通常用于中低频段声音重放， 电磁场模块的小信号分析计算静电力和静态的音圈阻抗，声 固耦合应用模式分析喇叭振膜的振动以及声波的辐射，最外 层采用无限元模拟无限大空间，输出结果包括随频率变化的 灵敏度曲线和阻抗特性曲线等。 声学无限元 • 目标 – 定义一个无反射边界条件（自由声传播模型） – 可以对远场的声压级进行计算- 场点谱线及其指向性曲线 – 具有模拟障板结构的能力 压电材料 • 压电传感器能把电信号转换成声压辐射，反过来，也能把声场压力转 换成电信号。这种换能器采用压电材料和声场应用模式，在声场结构 交界面处考虑到了结构变形对声场的加速度影响以及声场对结构的反 向压力的作用。该模型广泛应用于阵列式麦克风，超声传感器、超声 探伤、无损检测、声纳、成像等 压电声学传感器 阻尼的影响 • 由于空气的粘性而产生的阻尼影响可以被准确的包含在模型中 • 支持穿孔板的模拟：传递导纳方法 • 仿真计算的结果能够直接统计：耗散声能、动能、势能等 粘热流体单元 • 小型器件声学：移动设备、麦克风、传感器、助听器、耳机等 • 粘热效应在声波通过很薄的空气层或者很狭小通道的时候会出现 • 这种效应主要是归功于粘性产生的边界层的作用 板表面的流体不能忽略，且边界层 厚度里的速度分布是不均匀的 耳管模拟器 声固耦合模型 结构与流体的耦合方式包含以下两种： – 自动耦合：结构与声场界面网格节点匹配 – 设置耦合面：结构与声场界面网格节点不匹配 后处理程序 • 提供多种的后处理工具来处理计算计算结果: – 云图, 等值线图, 剖面图... – 能量守恒图 – 频谱图 – 声音文件 – 灵敏度分析 Test 云图 + 变形图 +剖面图 剖面图 + 等值线图 多个云图+ 变形图 Cutplanes Actran 案例2-手机扬声器模型 • 关键要素 – 鼓膜+铜片+盖子采用粘-