《扬声器-话筒声学特性模拟案例》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扬声器-话筒声学特性模拟案例（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、FreeFieldTechnologies ACTRAN ACTRAN在电声行业的应用 李奇产品经理 欢迎加入ACTRANQQ群 目录 ACTRAN软件背景及主要用户ACTRAN软件的功能特性ACTRAN软件在电声行业的应用案例案例1 低音扬声器案例2 手机扬声器案例3 手机模型案例4 扬声器框架案例5 耳机案例6 耳蜗模拟器 FreeFieldTechnologies 1998 由Dr Jean PierreCoyette Dr Jean LouisMigeot创立1999 2001 雷诺 标志 菲亚特 通用汽车 空中客车 壳牌石油 德国Lloyd船级社等十一家大型企业 共同资助FFT开发A
2、CTRAN软件 专业的声学仿真工具 Actran Acoustics 振动声学 Actran VibroAcoustics ActranforNastran 流动声学 Actran AeroAcoustics Actran TM Actran DGM 前后处理器 Actran VI 服务 培训 技术交流 工程咨询 特别开发 科研 FFT参加众多科研项目 从风机噪声 螺旋桨噪声 轮胎噪声 航空发动机噪声到高性能计算以及产品的声学设计等 Locations ACTRAN软件在电声行业的主要客户 SomeAutomotiveCustomers SomeAerospaceCustomers TheAC
3、TRANsoftwaresuite ACTRANVibro Acoustics ACTRANAero Acoustics ACTRANAcoustics ACTRANVI ACTRANforNASTRAN 材料库 ACTRAN包含一个非常丰富的材料库工业使用各种材料 各向同性及各向异性材料粘热流体材料多孔介质 Biot Craggs模型压电材料复合材料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可考虑所有标准结构 声学各种激励 各种边界条件 单元库 ACTRAN支持结构分析的各种单元库结构实体单元实体壳单元薄壳单元弹簧单元质量单元梁单元加强筋单元膜单元ACTRAN超越一般的声学仿真软件
4、其声学模型可以包含结构与流体 进行声振耦合分析 边界条件 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 轴对称计算 几何模型轴对称 可以定义随 变化 可以做对称阶数下的轴对称计算可以模拟不对称的阶数优势使用2D的计算资源解决3D问题划分网格更加容易后处理更快1 4和1 2模型同时也能显著减少计算时间 全部模型1 4模型1 4模型计算结果 压电材料 ACTRAN是唯一支持压电材料的噪声仿真软件压电材料可以用来模拟压电材料的声辐射问题电学激励和接收的声波导致的压电材料振动响应加载在音圈上的力 可以通过分布载荷的形式
5、来定义 分布载荷的大小取决于电信号的强弱 主要模态和振型 压电材料的声辐射示意 音圈 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ACTRAN计算的结果能够直接统计 耗散声能 动能 势能等 只有ACTRAN支持粘热流体单元 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参考文献 M Beltman Viscothermalwavepropagationincludingacousto elasticinteraction PhDThesisUniversiteitTwente 1998To
6、mBasten Noisereductionbyviscothermalacousto elasticinteractionindoublewallpanels PhDThesisUniversiteitTwente 2001VincentDecouvreur Evaluationofvisco thermalacousticeffectsinthinairlayers Comparisonofexperimentalandtheoreticalapproaches StudentThesis DTU ULB 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 后处理程序 ACTRAN
7、VI ACTRAN VI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 让你听到声音 云图 变形图 剖面图Cutplanes 剖面图 等值线图 多个云图 变形图 案例1 低音扬声器 案例1 低音扬声器模型 关键要素扬声器采用粘 弹性壳单元内外部近场声场采用有限元计算 远场声场采用无限元计算粘热效应的计算采用有限元采用1 2对称模型节约CPU计算时间激励对称 几何结构对称音响尺寸 高约40cm 案例1 低音扬声器计算结果 1400Hz处压力 1600Hz处鼓膜的变形 FRF传递方程 能量 激励 使用资源在标准的LinuxPC机上使用4GB内存计算了2小时
8、 计算频率最高达到10kHz 案例2 手机扬声器 案例2 手机扬声器模型 关键要素鼓膜 铜片 盖子采用粘 弹性壳单元内外部近场声场采用有限元计算 远场声场采用无限元计算粘 弹性实体单元定义橡胶保护套分布的定常激励加载到与鼓膜连接的铜片上 案例2 手机扬声器计算结果 4000Hz处的压力 4000Hz处的压力分布 使用资源在Windows64台式机上使用2GB的内存计算速度为4秒 频率 计算频率最高达到10kHz 案例3 手机模型 案例3 手机模型 ACTRAN可以模拟手机模型 包含结构与空气域鼓膜 铜片 盖子采用粘 弹性壳单元内外部近场声场采用有限元计算 远场声场采用无限元计算粘 弹性实体单元
9、定义橡胶保护套和案例2中的激励方式相同 分布的定常激励加载到薄的铜片上使用资源在Win 64台式机上使用2GB内存速度为4秒 频率 计算频率高达10kHz 案例3 手机模型计算结果 4000Hz处的压力 辐射功率 激励 500Hz处的压力分布 声学指向性 Installationeffects 案例4 扬声器框架 案例4 扬声器框架模型 关键要素粘 弹性单元定义鼓膜内外部近场声场采用有限元计算 远场声场采用无限元计算在后面加料多孔介质材料采用1 2对称模型 节约CPU计算时间激励对称 几何结构对称使用资源在Win 64台式机上使用2GB内存速度为4秒 频率 计算频率高达1kHz 几何结构 扬声
10、器网格单元 案例4 扬声器框架计算结果 1m处的SPL 多个频率的压力分布 1m处SPL 加多孔介质材料 案例5 耳机 案例5 耳机模型 ACTRAN可以模拟耳机结构与辐射声空间粘 弹性单元定义振动膜内外部近场声场采用有限元计算远场声场采用无限元计算采用1 2对称模型节约CPU计算时间激励对称 几何结构对称 几何结构 扬声器网格单元 案例5 耳机计算结果 鼓膜的位移 600Hz的压力分布 有和没有空气两种情况下的阻抗 Inair Invacuo 使用资源在Windows64台式机上使用2GB的内存计算速度为1秒 频率 计算频率最高达到1kHz 案例6 耳蜗模拟器 案例6 耳蜗模拟器模型 发表的
11、文章 ACombinedBEM FEMAcousticModelofanOccludedEarSimulator Zhang J nsson Schuhmacher Nielsen Internoise2004 模型描述电学激励和压电材料对设备内部的粘热效应产生的损失进行建模在频率高达20kHz的情况下仍能得到精确的计算结果 案例6 计算结果对比 考虑粘热性粘热性消除了传递阻抗谱线的尖峰点与实验对照粘热性模型与BK计算模型得到的结果很好的吻合了实验测量结果高频计算高频段依然保持很高的计算精度 案例6 计算结果分析 黑色曲线不考虑粘热性的计算结果 结果取自Helmholtz共振器的狭缝区 模型红色区域 红色曲线考虑粘热性计算结果 只在狭缝区考虑粘热性第二个模态被耗散 椭圆位置 结论 ACTRAN Vibro acoustics在所有形式的扬声器上都有应用电视 汽车音响 扬声器 耳机 收音机 等丰富的材料库无限元轴对称模型的应用高效的直接核外并行求解器真实的扬声器模型鼓膜 机械流体耦合问题的声辐射问题鼓膜后部结构的粘热效应背压和旁路的影响声音通过扬声器外框结构的传递声音的吸收 泡沫材料或者吸声涂层 扬声器的声音指向性特点真实的激励 加载在音圈上的力或者压电材料的电学信号输入 FreeFieldTechnologies ACTRAN ACTRAN解决电声问题的理想选择
