LMS virtual.lab边界元法计算辐射噪声

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了利用有限元法计算辐射噪声，并通过计算薄板的振动声学响应来了解边界元的计算方法。使用LMS virtual.lab软件，建立了薄板有限元模型和外场的ISO包络。计算过程中，首先在软件中绘制模型并创建结构网格，然后进入声学边界元模块，提取声学面网格并定义分析类型。接着定义网格类型、材料属性、约束和激励载荷，并计算结构响应。最后进行声学边界元计算设置，包括定义流体材料属性、数据转移、声学边界条件和场点位置等。全部设置完成后，利用边界元求解外场噪声，得到结果。通过这种方法，可以了解边界元法的计算方法和优势，并用于实际工程中的辐射噪声计算。

分析目的：

前面讲述了利用有限元法计算辐射噪声，有限元法的计算相较于边界元法 会增加计算的时间和成本，特别对于一些距离较远的外场点，边界元计算优势突出，本次通过计算一个薄板的振动声学响应来了解边界元的计算方法。

分析软件：

LMS virtual.lab

有限元模型：

本次使用一个简单的薄板模型，建立外场的ISO包络，图1为薄板有限元模型，图2为建立场点包络后模型。

图1 薄板模型

图2 外场的ISO包络

计算框图：

图3 计算框图

薄板的有限元计算部分可在LMS virtual.lab或者其它有限元软件中计算，再将结果导入LMS virtual.lab中，本次全部计算均在LMS virtual.lab中完成。

操作步骤：

1、分析结构树介绍。

图4 完整计算结构树

2、进入geometry模块绘制分析所需的结构模型。

图5 绘制模型

3、进入网格模块创建结构网格。

图6 结构网格

4、进入声学边界元模块，提取声学面网格，并定义分析类型。

5、定义网格类型。

图7 网格类型

6、隐藏面网格，只显示结构网格，先定义结构的材料和属性，并与网格关联，用于频响计算。

7、定义结构的约束，将需要约束的边或面定义在一个组中，然后插入约束，选中定义的组。

图8 施加约束

8、对结构施加激励载荷，载荷类型选为力，随后右键结构树中的load添加力激励的大小、方向及频率范围，接着确定载荷的施加点（方向与载荷方向一致），最后关联激励与施力点。

图9 创建载荷

图10 关联载荷

9、计算结构响应，插入直接响应方法（也可先计算模态再计算响应），

图11 创建频响分析

随后在结构树中设置频响输出点。

图12 频响输出点设置

10、设置扫频范围及计算步长之后就可以提交计算了。

接下来进行声学边界元计算的设置。

11、隐藏结构网格，只显示声学面网格，对声学面网格进行预处理（预处理是为了将单元的法线方向调整到指向计算域一侧），调整后的单元法线方向全部指向外场。

图13 单元法线方向

12、定义流体的材料和属性并与面网格关联。

13、定义结构表面单元组，将结构表面上的频率响应结果转移到声学面网格上。

插入数据转移事件，选择需要转移的数据（即刚才计算的结构频响数据），随后分别设置数据源、目标点以及映射方式。

图14 设置数据源和目标点

14、定义声学计算的边界条件，插入声学边界条件（结构响应中输出的什么类型数据该处即选择什么类型，响应中输出为加速度，此处也为加速度），

数据面选择声学面网格，数据源选择转移数据（前面已将响应数据转移到了面网格，此数据为声学计算的边界条件）。

15、定义关注的场点位置，插入的场点方式有多种，根据需要选择。

16、设置声学响应求解，插入声学边界元方法，边界条件选择刚才设置完成的边界，

设置声学求解的频率范围，可选择根据边界条件或者自己设置。

全部设置完成后即可利用边界元求解外场噪声，计算得到的结果如下图所示：