搜索基于ANSYS經(jīng)典界面的室內(nèi)聲場的諧響應(yīng)分析
2016-11-03 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
【問題描述】
一長方體封閉空間如下圖所示,在其右上角部分有一四分之一圓柱形聲源,其振動頻率是80hz,其最大徑向振幅是0.3048mm。在下部靠中間部分,有一窗戶?，F(xiàn)在要對該聲場做諧響應(yīng)分析,考察此時聲場的聲壓駐波云圖。
【問題分析】
-
使用FLUID30三維聲場單元建模該室內(nèi)聲場。并對室內(nèi)部分和與墻壁接觸的空氣部分分別用不同的單元建模。
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使用先創(chuàng)建關(guān)鍵點,再創(chuàng)建直線,再創(chuàng)建體的方式創(chuàng)建體,然后對體劃分網(wǎng)格。首先用耦合單元劃分全部體,然后選中中間空氣部分,修改其單元類型為空氣單元。
-
對墻壁上節(jié)點約束所有位移。
-
對墻壁設(shè)置一種聲阻抗,對窗戶設(shè)置另外一種聲阻抗。
-
對四分之一圓柱面設(shè)置強(qiáng)制徑向位移以表達(dá)該柱面波的振幅。
-
設(shè)置為諧響應(yīng)分析,并設(shè)置掃頻的頻率是80HZ
-
后處理中分別提取聲壓的實部和虛部的駐波云圖。
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使用命令流的方式進(jìn)行求解。
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該例子來自于ANSYS15的聲場幫助中的例子(13.4. Example: Acoustic Harmonic Response in a Room),但是經(jīng)過了一些局部的調(diào)整,以更清晰的表達(dá)思路。
【求解過程】
1. 前處理
在命令窗口
中輸入
/PREP7
以進(jìn)入前處理器。
1.1 創(chuàng)建兩種單元
在命令窗口中輸入
ET,1,30
ET,2,30,,1
其中,
第1行說明創(chuàng)建FLUID30單元,它用于表達(dá)室內(nèi)與墻壁及振動面接觸的部分。
第2行創(chuàng)建FLUID30單元,它用于表達(dá)室內(nèi)空氣部分。
1.2 設(shè)置材料屬性
在命令窗口中輸入
RHO=1.2041
C0=343.24
Z0=RHO*C0
其中
這3行分別用于定義三個參數(shù):空氣密度,聲音在空氣中的傳播速度,以及聲阻抗。
在命令窗口中輸入
MP,DENS,1,RHO
MP,SONC,1,C0
其中
這2行分別定義空氣的密度和聲速。
1.3 設(shè)置尺寸參數(shù),及網(wǎng)格劃分份數(shù)。
在命令窗口中輸入
LEN=8.2296
HGT=6.0960
ZL=-0.3048
RAD=0.27432
其中
這4行分別定義該封閉空間的長,寬,高以及振動圓柱面的半徑。
在命令窗口中輸入
XDIV=29
YDIV=19
ZDIV=1
CDIV=2
其中
這4行分別定義該封閉空間的長,寬,高以及振動圓柱面的半徑這四個方向的網(wǎng)格劃分份數(shù)。
1.4 繪制頂面幾何模型
在命令窗口中輸入
K,1
K,2,LEN
K,3,LEN,HGT
K,4,,HGT
K,5,,,ZL
K,6,LEN,,ZL
K,7,LEN,HGT,ZL
K,8,,HGT,ZL
L,1,5,1
L,2,6,1
L,3,7,1
L,4,8,1
CIRC,3,RAD,7,2,90,2
其中
前一部分用于創(chuàng)建關(guān)鍵點,后一部分用于創(chuàng)建直線和圓。
1.5 繪制其它幾何部分
在命令窗口中輸入
ADRAG,5,6,,,,, 3
PIO4=ATAN(1)
LENC=COS(PIO4)
LENC=LENC*RAD
HGTC=HGT-LENC
LENC=LEN-LENC
其中
第一行用于拉伸出四分之一圓柱面,下面連續(xù)5行定義了5個參數(shù)。
結(jié)果如下圖
在命令窗口中輸入
K,15,,HGTC
K,16,,HGTC,ZL
K,17,LENC
K,18,LENC,,ZL
其中
這4行進(jìn)一步創(chuàng)建4個關(guān)鍵點
結(jié)果如下圖
在命令窗口中輸入
L,1 ,17,XDIV
L,10,15,XDIV
L,11,4 ,XDIV
L,17,10,YDIV
L,15, 1,YDIV
L,2 ,9 ,YDIV
L,5 ,18,XDIV
L,13,16,XDIV
L,14,8 ,XDIV
L,18,13,YDIV
L,16,5 ,YDIV
L,6 ,12,YDIV
其中
這些行進(jìn)一步創(chuàng)建一些直線
結(jié)果如下圖
1.6 繪制幾何體
在命令窗口中輸入
V,1 ,17,10,15, 5,18,13,16
V,15,10,11,4 ,16,13,14,8
V,17,2 ,9 ,10,18,6 ,12,13
其中
這3行用于創(chuàng)建三個體
1.7 對體劃分網(wǎng)格
在命令窗口中輸入
ESIZE,,CDIV
VMESH,ALL
ALLS
其中
第1,2行設(shè)置了網(wǎng)格尺寸,并對體劃分了網(wǎng)格,此時所有的單元都是耦合單元類型。
第3行選擇所有對象,以便后面的操作。
1.8 改變邊界上的單元類型
在命令窗口中輸入
NSEL,S,LOC,X,0.0
NSEL,A,LOC,Y,0.0
NSEL,A,LOC,X,LEN
NSEL,A,LOC,Y,HGT
LOCAL,11,1,LEN,HGT
NSEL,A,LOC,X,RAD
ESLN
ESEL,INVE
TYPE,2
EMODIF,ALL
ALLS
其中
前面4行用于選擇壁面的節(jié)點
然后選擇與壁面節(jié)點關(guān)聯(lián)的單元
接著去掉這些邊界單元,只剩下房間內(nèi)的空氣部分
然后把空氣部分替換成為空氣單元類型。
最后選擇所有對象
此時,如果打開單元類型的編號控制,可以看到下述圖形。可見,整個場被劃分為兩部分:邊界部分和中間部分。邊界部分是用耦合單元表示的,而中間部分是用純空氣單元表示的。
1.10 對振動面設(shè)置為流固耦合邊界條件
在命令窗口中輸入
NSEL,S,LOC,X,RAD
ESLN
SF,ALL,FSI
其中
第1行選擇半徑上的所有節(jié)點
第2行選擇與這些節(jié)點關(guān)聯(lián)的單元
第3行設(shè)置這些單元為耦合邊界。
1.11 設(shè)置墻壁上所有節(jié)點的位移是零
在命令窗口中輸入
CSYS,0
NSEL,S,LOC,X,0.0
NSEL,A,LOC,Y,0.0
NSEL,A,LOC,X,LEN
NSEL,A,LOC,Y,HGT
D,ALL,UX,,,,,UY,UZ
其中
中間4行選擇在壁面上的所有節(jié)點
最后1行設(shè)置這些節(jié)點不能發(fā)生位移
結(jié)果如下
1.12 設(shè)置耦合面上的徑向振動幅值
在命令窗口中輸入
CSYS,11
NSEL,S,LOC,X,RAD
NROTAT,ALL
D,ALL,UX,.003048
D,ALL,UY,,,,,UZ
其中
這幾行用于說明,將圓柱振動面上的所有節(jié)點,設(shè)置其徑向位移振幅是0.3048mm,而其它方向位移是零。
設(shè)置完畢后,該圓柱面上結(jié)果如下圖
1.13 設(shè)置墻壁的阻抗值
在命令窗口中輸入
ALLS
CSYS,0
NSEL,S,LOC,X,0.0
NSEL,A,LOC,X,LEN
NSEL,A,LOC,Y,0.0
NSEL,A,LOC,Y,HGT
SF,ALL,IMPD,Z0/0.04
其中
中間4行用于選擇墻壁面上所有的節(jié)點,然后設(shè)置壁面節(jié)點的阻抗值是Z0/0.04
此時,壁面上出現(xiàn)紅色方框如下圖。
1.14 設(shè)置窗戶的阻抗值
在命令窗口中輸入
HX=LENC/XDIV
NSEL,S,LOC,Y,0.0
NSEL,R,LOC,X,13*HX,17*HX
SF,ALL,IMPD,Z0/0.7 ! Window impedance
ALLS
FINISH
其中
第1-3行用于選擇底面中間地方的一些節(jié)點
第4行用于對這些節(jié)點設(shè)置特殊的阻抗。該區(qū)域表示該封閉空間的窗戶部分。
2. 求解
在命令窗口中輸入
/SOLU
ANTYPE,HARM
HARF,80,80
SOLVE
FINISH
其中
上述幾行依次表明,要進(jìn)行諧響應(yīng)分析,設(shè)置激勵頻率是80HZ,也就是圓柱表面的激勵頻率80HZ,(前面知道,振副是0.3048mm),這樣就完整的表達(dá)了聲源特征。
3. 后處理
3.1 打印聲壓的實部
在命令窗口中輸入
/post1
SET,1,1
EPLOT
/EDGE,1
/TITLE,-ROOM ACOUSTICS- * REAL PART OF PRESSURE
PLNS,PRES
其中
上面幾行用于選擇結(jié)果集,并打印聲壓實部的駐波云圖。
結(jié)果如下
3.1 打印聲壓的虛部
在命令窗口中輸入
SET,1,1,,1
/TITLE,-ROOM ACOUSTICS- * IMAG. PART OF PRESSURE
PLNS,PRES
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