LMS Virtual.Lab Acoustics 9A版新功能介绍 - 文章

LMS Virtual.Lab Acoustics 9A版新功能介绍

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LMS Virtual.Lab是由以振动噪声、疲劳、操稳性工程解决方案著称的LMS际公司推出的全球第一个功能品质工程集成解决方案。LMS Virtual.Lab提供集成的多学科软件平台用于分析和优化机械系统的性能，包括结构完整性，噪声及振动，耐久性，系统动力学，操稳性及平顺性、多体动力学以及其它属性。LMS Virtual.Lab包括所有关键过程步骤及所需的技术，可以远在进行昂贵的加工和实物样机之前对每个关键属性进行从头到尾的评价，并使仿真设计真正迈向功能品质属性为目标的功能化设计，大大提升了仿真设计在产品开发中的功能性和指导性。

LMS Virtual.Lab Acoustics是Virtual.Lab的拳头产品，是市场上最先进的振动声学和流体声学分析软件，从诞生开始多年来一直是声学领域排名第一的仿真软件，也是声学领域中公认的工业标准。Virtual.Lab Acoustics提供了从振动噪声到流体噪声，从声辐射到声-振耦合，从部件级到系统级，从低频到中高频，从前处理、求解器直到结果后处理的一个完整的解决方案。在2009年11月正式推出的9A版本中，推出了开创性的有限元和边界元求解方案。下面我们为大家做详细的介绍：

完美匹配边界层技术：Fem-PML

Virtual.Lab Acoustics 9A版本中的FEM-PML完美匹配边界层有限元技术则在将有限元求解速度提高10+倍的同时，还极大地拓展了声学建模的灵活性和仿真应用范围。FEM-PML技术通过在有限元模型外部建立声吸收层，可以完美解决有限元外场声辐射的问题。FEM-PML技术不需要像无限元一样需要一个规则的外表面（球形或者椭球形），可以设定在离有限元模型非常接近的位置。这样可以大大降低一般外场声辐射的模型自由度数，提高计算速度。可以认为，FEM-PML是无限元的替代技术。

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有限元/无限元搭建的发动机模型

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FEM-PML技术搭建的发动机模型

拓展的快速多级边界元技术

在8B版本中推出的FM-BEM快速多极边界元技术使得超大规模边界元模型的求解成为现实，并将分析频率范围直接拓展到高频：该模块运用迭代技术来求解边界元方程，通过基于多极扩展和多层次分级蜂窝子结构的高级算法，使得求解边界元方程的计算速度极大提高，同时内存消耗极大缩减。

在9A新版本中，快速多级边界元技术得到了进一步的发展。目前快速多级边界元可以支持声-振强耦合的计算，可以使用LMS专利的声学传递向量（ATV）技术，这大大拓展了快速多级边界元技术的应用范围。典型的可能应用包括整车、整机、整船等系统级的声辐射，齿轮箱、大型发动机的模拟，大型结构的声反射、散射问题等等。

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瞬态声学边界元技术

V9版的T-BEM时域声学边界元模块是世界上唯一稳定可靠的BEM时域边界元求解器，将广泛用于各类瞬态声学仿真分析问题，比如汽车车门开关的声音品质优化、高尔夫球杆击球瞬间的声音品质以及指向性改进、轮胎噪声模拟、水下声学信号分析。

引用标致汽车仿真实验室高级技术经理Dr. Denis Thenail的话说：Virtual.Lab的时域边界元求解器不仅精度高，稳定性好，而且对计算资源没有太多要求，对大型瞬态声学问题有独特的价值。

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高精度的FEM求解器New Iterative FEM solver

计算量是目前大型问题声学计算的瓶颈。要求解更大规模的问题，求解更高的频率，对求解器的性能提出了更高的要求。Virtual.Lab Acoustics 9A中推出了最新的krylov iterative求解器，在同样的问题规模下，将求解的速度提高了一个数量级。并且krylov iterative求解器的可扩展性很好，非常适合分析大型的声学问题。

除了计算速度之外，计算精度也是求解器一个非常重要的标准。我们知道，使用有限元方法计算波动方程的计算主要来自两个方面：dicretisation error（幅值误差）和dispertion error（相位误差）。其中相位误差由于具有可积累性，往往对整个计算结果的影响更大。通常为了减小相位误差，改善计算精度，我们往往需要在一个波长里放置20到30个声学单元而不是通常意义上的6个。这就导致了计算量的急剧增加。Virutal.Lab Acoustics 9A版本中的有限元求解器增加了对 Galerkin variational Helmholtz方程残差的控制。在同样的网格规模下，可以极大的减小计算误差。

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分域并行技术

Virtual.Lab Acoustics支持各种平台下的大规模并行计算。在并行方式上，9A版本除了对分频计算以外，增加了分域并行的求解方式。分域求解指的是将一个大的模型分区域分配给个各个计算节点。各个节点处理的只是模型中的一块，这样就大大降低了对各个计算节点内存和CPU的要求，使得求解超大规模问题成为可能。

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声学逆计算技术

Virtual.Lab Acoustics 9A推出了数字反声学技术，可以根据测量得到各个点的压力反推出结构表面的振动。反声学技术能够精确推断出声源的位置，帮助我们更好的理解结构的辐射特性。同时，计算出来的结构表面振动可以用来作为一个精确的实际激励，用于我们进一步的仿真计算。

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湍流噪声仿真的进展

现在几乎所有通用的CFD软件如Fluent、CFX、STARCD已经可以直接导出Virtual.Lab Acoustics需要的声源数据。在流体噪声的计算中，新版本的Virtual.Lab Acoustics不仅可以考虑偶极子效应的影响，同时也可以考虑四级子效应的影响。新的版本还改善了插值算法，使得声场计算时能够考虑流体计算时尺度较小的涡的影响。

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Virtual.Lab的脚本化运行

新版本的Virutal.Lab Acoustics在脚本和自动化方面取得了更大的进展。使用9A版本的CML语言，近乎所有的Virutal.Lab中的功能都可以在脚本中实现。校本化的模型更容易修改，也更容易嵌入其他程序（如进行优化设计）。

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用户界面与用户体验的改进

新版本的Virtual.Lab Acoustics在界面和易用性上也更进一步。用户在实现同样的功能时，需要点击的鼠标次数更少了。界面和菜单的设计也更有逻辑和连贯性。在后处理方面，我们可以得到更丰富的结果。

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总之，Virtual.Lab Acoustics9A版本具有可扩展及其高附加增的特性。我们期待着LMS Virtual.Lab Acoustics 9A版的推出，将为用户带来更多的成功和效益，同时用户的广泛应用和新需求也激励着我们的不断提升。

关于LMS Virtual.Lab Acoustics的更多信息，请访问http://www.lmschina.com/simulation/lmsvirtuallab/acoustics

文章内容仅供参考 (投稿) (1/11/2010)


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