Siemens Simcenter3D Acoustics

製品紹介

概要

音場の予測を短時間で

Siemens Simcenter3D Acoustics

Simcenter 3D Acoustics はSimcenter 3Dの音響解析ソリューションです。ノイズ低減、音質改善などの検討に役立ちます。

マツダ自動車

ケーススタディ

マツダがSimcenter 3DとHEEDSを使用したモデルベース開発とフルビークルシミュレーションで車載オーディオを完成させ、オーディオの音響性能を最適化し、シミュレーションを2.5日から4時間に短縮した事例を紹介します。

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Perfecting in-vehicle audio with model-based development and full-vehicle simulation

機能

音響モデリング

音響シミュレーションには、標準的な有限要素（FE）モデリング機能を超える特殊な機能が必要です。多くの場合、風量や音圧を測定したい領域などをモデル化する必要があります。


Simcenterには、表面ラッピング、凸状メッシュ、メッシュの厚み付け、ハイブリッド（ヘキサテトラ）メッシュの作成機能など、必要な高度な機能があり、従来のプリプロセッサよりも音響メッシュプロセスを高速化できます。構造と流体の両方に対応するさまざまな材料モデルと、さまざまな構造および音響境界条件と荷重が利用できるため、分析を効率的に設定できます。

音響モデリング

 

音響解析のための有限要素法

音響解析の有限要素法（FEM）は、室内の音響問題のシミュレーションに最適です。FEMは解析速度の点でより効率的な方法であるだけでなく、構造モードと防音材料を考慮した振動音響連成解析を実行できます。

FEM音響学は、エアインダクションシステム、ギアボックス、フルエレクトリックドライブユニットなどのパワートレインコンポーネントのノイズ放射解析など、外部の音響問題の解決にも簡単に使用できます。

音響解析のための有限要素法

 

音響解析のための境界要素法

外部音響問題によく使用される境界要素法（BEM）は、FEM法ではモデル化するのが難しい非常に複雑な形状の問題に最適です。BEM法は、形状の外面メッシュのみが必要なため、外部音響シミュレーションを簡素化するのに役立ちます。これにより、モデリングプロセスが簡素化され、シミュレーションモデルの自由度が下がり、分析が容易になります。

音響解析のための境界要素法

 

空力音響学

流れによる空力音響騒音は、車両やその他の製品の音響特性の重要な要素です。ノイズ発生メカニズムの予測と理解、音源の位置特定、伝送経路の特定、システムの音響応答の予測は、優れた音響設計の鍵です。Simcenterを使用すると、ノイズ予測を包括的に理解できるため、効果的な設計対策を開発できます。これにより、製品は最適な音質を維持し、市場での競争力を確保できます。

用途の例としては、暖房、換気、空調（HVAC）や環境制御システム（ECS）のダクトからの騒音、列車のブギーやパンタグラフ、冷却ファン、船舶や航空機のプロペラなどがあります。

空力音響学

 

空力振動音響

CFDソリューションから計算された騒音を放出する乱流に近い空力音響源を作成し、外部または内部環境での音響応答を計算します。空力振動音響用途では、流れの乱流は、おそらく空力圧力と空力音響圧力の両方を構造物に導入し、構造物は振動によって応答します。
これらの振動により、周囲の空気に音波が放射されます。たとえば、車の窓や構造体に作用する風荷重による、車や航空機内のキャビンノイズを予測できます。

これらの解析の開始時の圧力負荷は、CFDソリューションや、ソフトウェアに含まれる、いわゆる乱流境界層モデルのセットから生じる可能性があります。

 

空力振動音響

 

音線追跡法

解決する必要のある音響問題に非常に大きな形状や非常に高い周波数が含まれる場合、FEMとBEMのソリューションは高価すぎて解決できません。

Ray Acousticsは、閉じた領域と境界のない領域の両方で、非常に高い周波数まで、非常に大きな形状の音響応答を予測するために使用されます。FEMやBEM音響ソルバーとは異なり、光線音響学は、ヘルムホルツ数が高い場合、レイトレーシング（高周波電磁気学や照明のシミュレーションにも使用される手法）によって音の伝播をシミュレートできるという事実を利用します。したがって、メッシュは製品のトポロジーを正しく表すだけでよく、ドメインを細かく離散化する必要はありません。

その結果、解は周波数の上限やモデルサイズに制限されず、FEMやBEMの解に比べて解が桁違いに速くなります。

音線追跡法

 

可聴化と音質分析

シミュレーションのチャートやグラフを見て、製品が実際にどのようなものかをどうやって見分けることができますか？できません。しかし、Simcenterでは、製品を製造する前に製品を聞くことができます。

音響聴覚化により、次のような仮想音響環境に没頭できます
プロットや曲線だけを見るのではなく、シミュレーション結果を聞いて、設計の音響性能を評価してください。
シミュレートまたは外部で録音されたソースと、FEM、BEM、またはレイアコースティックスのソリューションから得られたシミュレートされた伝達関数に基づいて、リスニングシナリオを作成できます。音響聴覚化では、結果の時間データを視覚化し、シナリオを聞き、個々のトラックを変更して製品の音質を向上させることができます。

さらに、専用のラウドネスとシャープネスの指標に基づいて、音質を定量的に評価できます。

 

解析事例

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