Simcenter 3D Acoustics 音響解析

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。

特長

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 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

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

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