声学模拟专家ACTRAN
ACTRAN AERO-Acoustics_Theory_complete-ACTRAN气动声学理论完整版
半经验模型：不依赖于非定常的流体计算。
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主控方程
两个定义, 没有假设:
A0是声源区之外静止流体的声速 a = - 0 其中0大气密度 0 是个常数:
得到(L1):
(L1)
如果观察点不在声源区，也没有均匀流动，那么, a = 声场密度
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混合方法
积分方法：
Lighthill, Curle, FW-H, Farassat, ... 都基于NS方程的方法 在声场内求解关于声学的显式方程以及计算声源对胜场内任何一点的贡献率 需要Green function
局限
声源项的不准确性（声源的统计） 对声学特性的预测相当困难 数值计算的成本不容忽视（大量的涡=大量的计算）
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Analogy concept
声类比理论
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压力 粘性应力 (2)
经过变换，方程（2）可以写成如下的形式：
常数 Lighthill应力张量
Lighthill应力张量T如下:
(T)
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10-Actran在换能器及声学分析中的应用
0m
海水 分层 状态 分四层介质声场分布 100m
低声速
高声速
高声速
低声速
空间声传播分析
• 应用模块
– actran Acoustic
• 分析模型
– 声波在介质中传播受障碍物影响 – 几何结构——3D实体模型
• 分析目的
– 接收点受障碍物影响其声接收指向性与障碍物关系
模型解释
上下障碍物 水声换能器分为标量-矢量两种 标量换能器仅对声压差敏感； 矢量换能器对接收点附近介质的振速敏 感，因此具有8字形指向性 矢量水听器附近的障碍物对矢量水听 器的8字形指向接收性有何影响？ 模型分析了点声源、平面波声源以中间接收点 为中心，从0°到180°半空间范围内不同方向 对接收点进行声辐射 分析接收点上下两端平均的振速变化 模型障碍物与接受点均采用在实体球中扣除的 3D实体模型
• 在本模型中主要考察半片换能器在自由状态、底 边约束、侧边约束状态下的影响规律，通过 Actran仿真分析，通过对比不同约束状态下的换 能器固有频率相对关系，可以获得对换能器固有 频率的提高具有关键作用的约束！
压电陶瓷换能器声辐射分析
• 应用模块
– actran Vibro-Acoustic
• 分析模型
Hypermesh中网格划分
导出 Nastran格式的 *.BDF网格文件 赋予材料参数及边界 条件 提交分析
压电陶瓷材料参数需要在 DAT文件中单独修改
云图显示
PLT曲线
后处理云图声辐射
• 不同频率下换能器的声辐射状态
– 可以获得最佳指向性及对应的频点
5000Hz
7000Hz
9000Hz
11000Hz
半片结构中，上下位移约束 与左右位移约束，哪种约束
噪声分析软件Actran航空发动机声学问题解决方案
5.1.1 发动机的基本情况................................................................................................21 5.1.2 优化声衬的工况参考点........................................................................................22 5.1.3 ACTRAN 模型 .....................................................................................................22 5.1.4 阻抗优化方法........................................................................................................25 5.1.5 插入损失与优化的阻抗结果................................................................................27 5.1.6 ACTRAN 在声衬设计方面的应用.......................................................................30 5.2 排气噪声应用案例...........................................................................................................30 5.2.1 模型参数................................................................................................................32 5.2.2 计算结果................................................................................................................35 六、ACTRAN 应用前景 ...............................................................................................................40
ACTRAN软件优势
ACTRAN声学软件优势北京海基科技发展有限责任公司目录1.车辆噪声分析的目的和意义............................................... 错误！未定义书签。
2.ACTRAN功能特性 (4)2.1单元库 (4)2.3材料库 (6)2.4激励方式 (9)2.5预加应力结构 (9)2.6与结构、流体CAE技术的配合 (10)3.案例参考 (15)3.1车辆内部舱室噪声模拟方案 (15)3.2车辆辐射噪声计算方案 (17)3.3车辆气动噪声计算方案 (19)4.典型车辆内部算例的计算规模 (20)附件A FFT公司简介 (21)附件B ACTRAN软件介绍 (22)高效率的声辐射和声传播模拟软件——ACTRAN Acoustics (23)高级振动声学模拟软件——ATRAN Vibro-acoustics (23)系统级装饰件噪声模拟工具——ACTRAN for NASTRAN (24)流动噪声模拟软件——ACTRAN Aero-Acoustics (24)旋转机械噪声模拟软件——ACTRAN TM (25)发动机排气噪声模拟软件——ACTRAN DGM (26)功能强大的前后处理工具——ACTRAN VI (26)附件C 北京海基科技发展有限责任公司 (27)1.公司简介 (27)2.公司架构与人员组成 (28)3.公司联系方式 ............................................................... 错误！未定义书签。
附件D Actran在汽车领域典型客户 (29)车厢振动噪声仿真在过去用能量统计法和边界元法分析时，工程师们必须对模型做出很多简化。
这些模型大多忽略了车辆内部中很多重要的因素及参数，如：车辆内部的精确外形、结构材料的非均质性、隔声材料的非均质性、多层窗结构、加强筋、地板等。
这将导致模拟过程存在诸多局限性。
换能器声学模拟
可以与VibroAcoustics联合计算
客户：
Daimler, BMW, VW, Delphi, Visteon, John Deere, Brothers, PSA...
风扇噪声
120.5 Hz
Tonpilz型换能器模拟
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内容
介绍
建模步骤
模型说明
发射模型 接收模型
后处理与结果 发射模型的结果 接收模型的结果 计算性能 结论
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ACTRAN 模型说明
Actran建立一个模型，包括流体与结构.
可以考虑流体结构的附加质量效应
结构与流体耦合
海平面: 压强设为环境压强 (p=0)
可以施加不同类型的激 励(结构或声学)
Actran 支持不匹配网格: 结构与流体网格可以使用不同的单元拓扑形式 (例如: 流体使用四面体单元, 结构使用六面体单元)
FFT– ACTRAN
ACTRAN在水声换能器领域的应用
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1998，由Jean-Pierre Coyette教授、Jean-Louis Migeot教授创立
总部在比利时布鲁塞尔，法国图卢兹、日本东京、美国底特律设有分部
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。
声学仿真软件Actran新功能展示-BCA
声学仿真软件Actran新功能展示12, 09, 2018•FFT公司成立于1998年，2011年并入MSC软件公司•公司总部：比利时布鲁塞尔；•公司分部：北京，图卢兹，东京，底特律•公司业务：•Actran声学软件开发•工程咨询项目，软件技术支持，培训及方法论开发•声学CAE科研Free Field TechnologiesActran Across Industries Transport & Vehicles Aeronautics Automotive Railway Ship Building Aerospace Heavy Machinery Consumer Goods Factory Equipment Industrial Machinery Power toolsDomestic appliance Audio Consumer Electronics Hearing Aids Machinery for FactoryActran软件功能模块Actran基础声学模块Actran振动声学模块Actran气动声学模块Actran TM模块Actran for Trimmed bodyDMPActran SNGR模块ActranVIActran DGM模块目录⏹振动辐射噪声新功能⏹扬声器模拟新功能⏹虚拟统计能量法新功能⏹旋转机械气动噪声新方法⏹SNGR方法及其应用⏹DGM新功能3. Post Processing and Analysis: Actran 2. Acoustic radiation: Actran in Frequency or Time Domain1. Structural Analysis: MSC Nastran, Adams/Flex, Marc, Actran, etc.MapsStructure surfacevibrationFRF Waterfall ElementscontributionAcoustic directivity Time domain pressure Sound fileAnimation•辐射噪声仿真流程预览•声学网格生成•专业、易用的声辐射网格生成功能•方便结构工程师从零基础学习声辐射建模•更多丰富的网格生成和更改功能(1)Actran 振动辐射噪声新功能：更高的计算效率•频率自适应网格的自动生成•频率网格自适应（H-Adaptivity ）•可选用声学无限元或APML 方法•建模时无需准备声学网格，大大降低模型建立难度•可通过API 进行脚本化操作，进行自动化计算流程或优化计算流程708Hz ~ 850Hz 2539Hz ~ 3047Hz……Frequency (Hz)时间节省63% 自适应网格计算时间Actran API。
声学模拟专家Actran应用集锦
主要研究工程机械噪声中重型机械的问题。包括发动机声学分析,
机油泵声学分析,进排气系统声学分析,供油管路声学分析,旋转机 械声学分析,缆车振动声学分析,部件隔声分析。
2.噪声分析软件Actran在工程机械行业中的应用.pdf
主要研究Actran对重型机械行业声学分析需求，重型机械行业中
的声学问题，Actran重型机械行业解决方案。
3.噪声分析软件Actran对挖掘机驾驶舱噪声的仿真分析.pdf
4.噪声分析软件Actran对轴流风机的噪声分析-文献(EN).pdf
5.噪声分析软件Actran电机与散热风扇组件声学问题解决方案_博泽电 机.pdf
6.噪声分析软件Actran-电机噪声问题解决方案-2013.12.4.pdf
7.噪声分析软件Actran在电梯行业的应用.pdf
四.Actran软件应用-船舶 1.噪声分析软件Actran船舶工业噪声解决方案.pdf 利用Actran解决船舶工业噪声问题，包括船舶噪声分析的目的及
意义，ACTRAN功能特性。
2.噪声分析软件Actran在船舶与水下兵器领域的解决方案.pdf
3.噪声分析软件Actran螺旋桨引起噪声解决方案.pdf 利用Actran解决螺旋桨引起的噪声问题，包括噪声来源，产生原因，求 解方法，总结。
4.噪声分析软件Actran汽车空调风门啸叫声解决方案.pdf 噪声分析软件Actran汽车空调风门啸叫声解决方案，包括项目背 景，整体规划，CFD结果，声学计算，声模态分析，结果与意义。
5.噪声分析软件Actran汽车天窗气动噪声分析解决方案PPT.pdf
6.噪声分析软件Actran轮胎噪声解决方案.pdf
咨询：
1.ACTRAN 在航空航天工业的应用
声学模拟专家ACTRAN
ACTRAN 是著名的声学软件提供商—比利时FFT 公司（FreeField Technology ）的旗舰产品。
ACTRAN 最初定位于声音的传播（因而定名为ACTRAN ），现在该产品已经覆盖了声学、振动声学、流动声学的各个方面，并广泛吸收融合、发展创新了当今最先进的技术。
ACTRAN 可以处理的问题包括：声波的辐射、散射、封闭和开放声场、声波在管道中的传播、对流效应、声振耦合、精确模拟阻尼等。
ACTRAN 简单易用，与CAE 软件的集成方便快捷，历经工程验证，具有出色的鲁棒性和求解效率。
ACTRAN 是当今市场上最完善的声学模拟软件。
ACTRAN 基于有限元和无限元方法，并提供了丰富的单元库、材料库、边界条件、求解配置和求解器。
ACTRAN 被最挑剔的工程师、研究人员和教师用来求解具有挑战性的声学、振动声学、流动声学问题。
最优秀的声学模拟软件，加上FFT 公司和海基科技专业的支持服务，就是您获得成功的有力保证。
作为计算声学领域的技术领先者，ACTRAN 的先进性主要体现在以下的六个方面：1. 完整性ACTRAN 除了包含其它计算声学软件的全部特征之外还包含了许多独有的技术特征，例如：● 声波在非均质运动流体中的传播（应用于旋转机械设计以及掠过噪声的模拟）● 与有限元部件分析模态结果相耦合● 内含对有回响和无回响房间的模拟● 声音通过复合材料/夹层结构的传输和吸收● 由真实的结构激励激发的结构载荷：扩散声场、湍流边界层、随机运动学激励2. 连贯性ACTRAN 基于一个众所周知、经过充分验证的数值技术—有限元。
因而ACTRAN 与其它有限元程序保持了内在的一致性。
容易与其它主要的CAE 工具连接、结合以及比较。
3. 性能ACTRAN 中包含了许多特色解算器以提供最佳的解算性能。
例如，FFT 公司开发的用于快速计算频率响应函数的Krylov 解算器，它具有任意的频率分辨率，而且使计算效率提高至少一个量级，同时还带来以下优点：● 完美的封装使它易于和任何有限元程序集成。
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ACTRAN 是著名的声学软件提供商—比利时FFT 公司（FreeField Technology ）的旗舰产品。
ACTRAN 最初定位于声音的传播（因而定名为ACTRAN ），现在该产品已经覆盖了声学、振动声学、流动声学的各个方面，并广泛吸收融合、发展创新了当今最先进的技术。
ACTRAN 可以处理的问题包括：声波的辐射、散射、封闭和开放声场、声波在管道中的传播、对流效应、声振耦合、精确模拟阻尼等。
ACTRAN 简单易用，与CAE 软件的集成方便快捷，历经工程验证，具有出色的鲁棒性和求解效率。
ACTRAN 是当今市场上最完善的声学模拟软件。
ACTRAN 基于有限元和无限元方法，并提供了丰富的单元库、材料库、边界条件、求解配置和求解器。
ACTRAN 被最挑剔的工程师、研究人员和教师用来求解具有挑战性的声学、振动声学、流动声学问题。
最优秀的声学模拟软件，加上FFT 公司和海基科技专业的支持服务，就是您获得成功的有力保证。
作为计算声学领域的技术领先者，ACTRAN 的先进性主要体现在以下的六个方面：1. 完整性ACTRAN 除了包含其它计算声学软件的全部特征之外还包含了许多独有的技术特征，例如：● 声波在非均质运动流体中的传播（应用于旋转机械设计以及掠过噪声的模拟）● 与有限元部件分析模态结果相耦合● 内含对有回响和无回响房间的模拟● 声音通过复合材料/夹层结构的传输和吸收● 由真实的结构激励激发的结构载荷：扩散声场、湍流边界层、随机运动学激励2. 连贯性ACTRAN 基于一个众所周知、经过充分验证的数值技术—有限元。
因而ACTRAN 与其它有限元程序保持了内在的一致性。
容易与其它主要的CAE 工具连接、结合以及比较。
3. 性能ACTRAN 中包含了许多特色解算器以提供最佳的解算性能。
例如，FFT 公司开发的用于快速计算频率响应函数的Krylov 解算器，它具有任意的频率分辨率，而且使计算效率提高至少一个量级，同时还带来以下优点：● 完美的封装使它易于和任何有限元程序集成。
ACTRAN —计算声学的领跑者移动电话扬声器在4000Hz 时的压力分布移动电话扬声器的辐射功率ACTRAN 非常适合于模拟进排气部件ACTRAN — 计算声学的领跑者● 与模态方法不同，Krylov 既可用于无阻尼系统，也可用于阻尼系统。
● 具有优异的鲁棒性及可靠性，可以在用户定义的精度水平完成计算。
此外，ACTRAN 还提供了特有的、具有高度伸缩性的、基于域分割技术的核内和核外解算器。
4. 质量保证ACTRAN 具有严格的质量保证体系：在软件开发过程中针对几百个典型的实际问题进行了大量的计算，所有的计算结果都与相关文献的参考结果，以及试验结果进行对比，任何矛盾和差异都立即反馈给开发团队并得到及时解决。
此外，FFT 公司还被授权参加了法国工程师协会委托的振动声学模拟软件验证工作。
5. 试验验证许多ACTRAN 的客户已经通过试验验证了ACTRAN 的计算结果，如果您需要，我们可以提供进一步的资料。
6. 集成ACTRAN 可以与I-DEAS Master Series 、MSC.Patran 和Hypermesh 等主流有限元前后处理软件无缝集成，并成为这些软件操作界面中的一个功能菜单，用户完全可以在熟悉的软件界面下操作ACTRAN ，进行噪声分析，而不必担心需要重新熟悉一个全新的软件界面。
与IDEAS 、MSC.Patran 及Hypermesh 的直接无缝集成，使声学建模过程变得容易ACTRAN 可以精确模拟薄空腔的粘性热效应，上图显示了阻尼对声音传递的影响。
ACTRAN 的声学模拟能力声音辐射：ACTRAN 可以非常容易地精确预测由复杂声源引起的声音辐射。
对于振动问题，结构振动可以用ACTRAN 本身计算。
ACTRAN 不仅包含精确的无剪切闭锁板壳单元库，还包含不可压缩和粘弹性材料在内所有的材料模型，同时可以导入MSC.Nastran 和HKS/Abaqus 所产生的有限元分析结果模型。
对于其它问题，声源可以通过单极子、偶极子、四极子及用户定义的声源之间的任意组合来模拟。
在许多应用中可以方便地定义分布的体积源，也可以使用像用户自定义激励这样的高级特征。
声音传播：ACTRAN 包含了预测声音在管道中传播的以下特有功能：在非均质背景流动下的对流传播、管道模态方式的激励（平面波和高阶模态）、传递矩阵和传输损失的计算。
这些特有功能使ACTRAN 非常适合于研究排气部件、进气歧管及柔性软管。
有界声场：ACTRAN 可以有效地模拟有界声场。
通过局部装饰部件模型，可以模拟像座椅这样的体积作用单元；独有的Krylov求解器令ACTRAN 可以自如应对有界声场庞大的计算量；而模态分析工具则可以确定特征值和响应频率。
无限元：ACTRAN 的共轭无限单元库在模拟辐射问题时具有无可匹敌的精度和灵活性。
基于椭圆体坐标系解的多极膨胀，无限单元库在保持良好稳定性的前提下，可以适应任意的几何（有限/无限单元界面可以离辐射表面非常近）和任意的径向插值阶次。
共轭方法使无限元可用于时域求解体系和对流声学。
ACTRAN 支持不一致网格。
风挡和客舱分别划分网格，在几秒钟之内就可以被结合在同一模型之中ACTRAN 准确地统计了消声器温度梯度对声音传播的影响。
ACTRAN 可以导入CFD计算得到的温度场ACTRAN 完善的模型使它可以模拟非常复杂的声学问题，如上图ACTRAN 精确统计了路面吸收对轮胎噪声的影响。
ACTRAN 软件系列针对不同的声学及噪声问题，FFT 公司的ACTRAN 软件系列包含以下专业化软件：1. 振动噪声模拟软件 — ACTRAN/VA结构建模：ACTRAN/VA 的主要特色之一就是单元库丰富，单元类型包含：薄壳单元、实体单元、刚度单元、弹簧单元和集中质量单元。
ACTRAN/VA 支持弹性和粘弹性材料，可以毫无限制的处理不可压缩性，并通过将粘弹性和多孔弹性结合起来采用Biot 理论模拟装饰部件。
这些详细的装饰部件模型可以与内部和外部声域相耦合，可以在一个单一的求解序列求解全尺度模型。
建立振动噪声问题的网格从来就不是容易的事情，但由于ACTRAN/VA 功能强大的非均等网格耦合技术，可以以部件的形式独立划分网格，令振动、噪声建模变得容易。
与MSC NASTRAN 的耦合对于装饰件建模和要求苛刻的振动声学应用，为什么不把世界上两个最好的方法结合在一起呢？用MSC.Nastra n 建立结构体模型，用ACTRAN/VA 捕捉装饰件的声学和动力学特性。
ACTRAN/VA 能够真正将它的模型与NASTRAN 的超单元结合起来，同时支持结构的模态描述。
声音隔离：ACTRAN/VA 可以计算穿过简单或复合隔断的声音传播，如屏、分层风挡、单层或双层玻璃、顶棚衬垫、防火墙、座舱、襟翼部分等，可以非常容易而精确地模拟多孔弹性泡沫、板壳以及橡胶层。
主动和被动阻尼：包含橡胶和粘弹性材料薄层的复合材料对大多数有限元软件造成极大的挑战，但ACTRAN/VA 却可以轻松处理复合材料、空气薄层和多孔材料中的粘性效应。
ACTRAN/VA 还包含了广泛的压电单元库，因而适合于设计和优化主动结构。
2. 装饰件噪声优化软件 — ACTRAN/TRIM在ACTRAN 软件家族中，ACTRAN/TRIM 是专门用来高效率分析大量装饰件布置优化的噪声分析工具。
它可以在现有结构模态模型的基础上增加装饰件的ACTRAN 模型，可以应用于汽车乘客舱、飞机客舱以及船舱的装饰降噪优化设计。
例如对于汽车工业来说，可以迅速将白车身模型转化为包含装饰件的声学模型，进行装饰件的多方案优化设计。
3. 辐射噪声模拟软件 — ACTRAN/ARACTRAN/AR 使用NASTRAN 、ABAQUS 、ANSYS 及其它结构有限元程序的动态计算结果来计算由结构振动引起的声音辐射。
ACTRAN/AR 创造性的将稳定的无限元和功能强大的求解技术结合在一起，以超出我们预期的计算速度获得精确结果。
宝马三系风挡声音穿透率ACTRAN 计算结果与实验结果的对比。
ACTRAN 的复合材料能力适合于处理玻璃、PVB、玻璃这样的夹层结构。
由于能够准确计入非均质流对噪声的影响，因此ACTRAN/TM 能够获得精确的发动机壳体噪声。
ACTRAN 软件系列4. 高频噪声模拟软件— ACTRAN/HFACTRAN/HF是一个用于大规模振动声学有限元模型的能量后处理工具集。
利用由MSC.Nastran所产生结构模态模型和空腔模型，ACTRAN/HF能够产生合成能量输出，包括注入能、势能、动能、耗散能和模态密度等。
经过优化的ACTRAN/HF可以处理非常大的振动声学模型，可以处理高达几百万个自由度的中高频问题。
5. 旋转机械流动噪声模拟软件— ACTRAN/TMACTRAN/TM包含了分析旋转机械气动噪声需要的所有特征。
激励被定义为与圆形、环形和矩形管道相关的模态，它的幅值根据商用CFD计算软件或ACTRAN/TM的CFD计算结果导出。
ACTRAN/TM假定一个可压缩的背景流动，对流和折射的效应也被精确地考虑在内。
进口和出口管道也可能安装了衬套，可以通过Myers边界条件将声衬阻抗的接触流动效应全部包括在内；可以在ACTRAN/TM中以入射管道模态的定义声音激励。
在航空工业，ACTRAN/TM被广泛用来优化机壳的声衬。
ACTRAN/TM的实际用途极为广泛，如直升机涡轮、空调系统风扇、冷却系统和推进器系统噪声。
6. 流动噪声模拟软件— ACTRAN/LAACTRAN/LA是最新加入ACTRAN声学、振动声学、流动声学软件系列的。
它建立在广受赞誉的旋转机械气动噪声预测软件ACTRAN/TM基础上，ACTRAN/LA模拟由湍流产生的宽带噪声。
ACTRAN/LA精确考虑流体动力声源的复杂边界条件，即可以求解外声场（机翼后缘噪声、侧镜噪声、起落架噪声），也可以求解内部声场（HVAC内部噪声、管道内流动噪声）。
ACTRAN/LA可以处理低马赫数的鼓风机和轴流风扇，是唯一能精确预测宽带、近场和远场噪声的软件。
ACTRAN / LA的主要有以下优点：●创造性的将Lighthill和FWH方法结合在一起，提供最精确可靠的流动噪声模拟结果。
●可以直接从主流CFD软件如Fluent、Star-CD、Powerflow、ACUSolve导入稳态和瞬态流场，并对CFD结果要求不严格。
●完全模拟真正的流动声源，而不是根据部分边界结果来预测流动噪声。
●可以实现流动噪声与结构振动噪声的耦合。
7. 专业排气噪声模拟软件— ACTRAN/DGM因为发动机排气侧的气体流动剧烈、非等温、旋转、并且包含使声音产生折射的剪切层，所以声音辐射是非常复杂的。