Simcenter 3D Acoustics 音響解析

Simcenter 3D Acoustics 音響解析

様々な音響現象に対応した解析ソルバー

Simcenter 3D Acousticsは、Simcenter 3Dに搭載されいている音響解析ソルバーです。通常の音の伝搬のみを解析する音響解析だけでなく、流体解析や振動解析などを組み合わせることにより流体、振動に関連した複雑な音響現象を解析することができます。また、高周波・大規模空間の解析に強みのある音線追跡法の解析機能も搭載されています。

導入前の課題

  • 製品の試作段階で音響関連の検証が行われ、仕様や規格を満たせず、手戻りが発生する
  • 複雑な音響現象に対して、問題発生の原因および解決ができない

導入効果

  • 製品の上流設計段階から音響解析を行うことで、手戻りなく製品開発が行えます
  • 音響問題に対して音響解析による分析を行うことで、発生要因や対策方法を明らかにできます

Simcenter 3D Acousticsの主な導入業界

  • 自動車

  • 航空宇宙

  • 電機

  • インフラ

特長

NXのCAD機能との連携した解析モデルの作成が可能であり、形状変更や簡易モデル化に対応

有限要素法(FEM)、境界要素方(BEM)、音線追跡法(Ray Acoustics)の3種類の解析手法を搭載

Simcenter 3Dのマルチフィジックス連携の活用により、流体や振動といった異なる解析領域との連携に対応

Simcenter 3D Acousticsの解析手法

Simcenter 3D Acousticsには、有限要素法(FEM)、境界要素法(BEM)、音線追跡法(Ray Acoustics)の3つの解析手法が搭載されている。各解析手法の特長は以下となります。

◆有限要素法(FEM)

音源の構造体、および、周囲の音響領域のメッシュを作成する解析手法
計算の高速化ができ、現在の音響解析の主流となっている

◆境界要素法(BEM)

音源の構造体の境界面のみにメッシュを作成する手法
モデル化が簡易であり、音響解析で長く採用されてきた手法

◆音線追跡法(Ray Acoustics)

最初に音を光のように直進、幾何学的反射のみで取り扱い、その後音の重なり具合と周波数情報から音の伝搬を計算する手法
FEM、BEMの10~100倍高速に計算でき、大規模空間や高周波に強みがある

FEMによるギアボックスの振動-音響の解析例 画像提供:シーメンス株式会社

FEM Acoustics

有限要素法(FEM)による音響解析ができます。対象周囲の流体領域もモデル化する必要があり、これまではメッシュモデルの複雑化による計算負荷の増大が問題となっていましたが、モデル作成の簡易化や計算負荷の低減する仕組みが導入されています。

  • ATV(Acoustic Transfer Vector)モデル化機能による計算効率化
  • MATV(振動のモード情報+ATV)モデル化機能による計算効率化
  • FEMAO(FEM Adaptive Order)によるメッシュモデルサイズの効率化
  • 安定化手法による高周波領域の解析精度向上
  • AML(Automatically Matched Layer)による計算効率化
  • 回転体のデータマッピングに対応
FEMによるギアボックスの振動-音響の解析例
画像提供:シーメンス株式会社

BEM Acoustics

境界要素法(BEM)による音響解析ができます。BEMの場合、音源の構造体の境界面のみをメッシュを作成すればよいため、モデル作成が簡易です。その一方でフルマトリックスの計算を行うため、計算負荷をが増大する問題がありました。Simcenter 3DではBEMの計算負荷を低減する仕組みが取り入れられています。

  • 時刻歴の音響解析に対応
  • H-Matrixによる計算高速化
  • FMBEM(Fast Multipole BEM)による計算高速化
  • ATV(Acoustic Transfer Vector)モデル化機能による計算効率化
  • 回転体のデータマッピングに対応

BEMによるドアスラムのインパルス波形入力の振動-音響の解析例 画像提供:シーメンス株式会社

Ray Acoustics (音線追跡法)

音線追跡法(Ray Acoustics)による音響解析ができます。音線追跡法では、音を光のように扱って計算を行うため、FEMやBEMに比べて、10~100倍計算が高速なことが特長です。高周波現象や大規模空間の解析に対して強みを持った解析手法となります。

  • なめらかな表面の音の反射に対応
  • 音の回折に対応
  • レイパス解析
  • BIRs(Binaural Impulse Responses)などの人間を考慮した音の評価指標を搭載
  • FEM/BEM解析結果を音源とする連携に対応
Ray Acoustics(音線追跡法)による車載超音波センサーの解析例 画像提供:シーメンス株式会社

導入方法

導入までは3ステップ

  1. ヒアリング

    お客様のご要望を基に最適ソフトウェアを選定致します。

  2. ご提案

    課題解決しうる製品を提案させて頂き、ご導入までのフローをお話させて頂きます。

  3. ベンチマーク・トライアル

    実際に製品をご体感頂き、使用感や解析結果のご確認のお手伝いをさせて頂きます。

よくあるご質問

  1. Simcenter 3D Acoustics(音響解析)の販売形態は?

    ライセンス販売とサブスクリプション販売があります。3つの解析手法毎にライセンスが設けられています。また、VBL(トークン制)に対応しています。

  2. 導入するために必要な前提なプロダクトはあるの?

    Simcenter 3D Engineering Desktop/Simcenter 3D Structuresのいずれかが必要になります。また、解析手法によっては追加の前提プロダクトが必要な場合あります。

  3. ISIDでベンチマーク評価を引き受けてくれるのか?

    お客様のモデル規模にもよりますが、比較的規模の小さいものであれば弊社で引き受けさせて頂き、モデル、解析規模の大きいものは別途すり合わせさせて頂ければと思いますので、お気軽にご相談ください。

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