音響解析とは?

音の基本特性(伝播、干渉、反射、吸遮音など)を考慮した解析により、目に見えない『音』を見える化することで、音響現象を理解することを可能にします。

有限要素法による音響解析は、構造解析同様、設計の初期段階で解析を行い、早期に設計にフィードバックすることを可能にします。

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私たちは音に囲まれて生活しています。心地よい音もありますが、不快な音も少なくありません。顧客に満足してもらえる製品にするには、製造メーカーは、ブランド確立のため、また騒音公害を抑えるために、製品の音響特性に細心の注意を払わなければなりません。また、エンジニアは、製品リリース前に、業界で決められた騒音規制を考慮する必要があります。問題の発覚が開発サイクルの末期まで遅れてしまうと、多大なコストを伴う作業のやり直しや製品発売の遅れにつながります。

製品の性能を高めるには、騒音源の役割と、考え得るあらゆる伝達経路を把握することがエンジニアに求められます。このような騒音はモデルのかなりの領域に及ぶことから、構造物と流体の相互作用を考慮できる効率的なソルバーとロバスト性の高い技術を用いることが重要です。有限要素および無限要素に基づくMSC Software社の技術は、馴染みのあるFEA(有限要素解析)技術を採用しているため、直感的かつ簡単に使用できます。また、有限要素構造解析コードとの連成も容易なため、構造と流体間の連成相互作用の解析にも役立ちます。

MSC Software製プロダクトは、様々な音響モデリングに使用されています。
  • 定常音および対流音
  • 車両の内部または外部音響の解析
  • 柔軟壁透過のモデリング
  • 多孔質媒体による吸音の予測
  • 2次元、軸対称、および3次元解析
  • 粘性熱損失や吸音などの消散機構
  • 非一様な平均流上での音響伝播と放射音
  • 複合材モデルによる複合多層構造物のシミュレーション
  • 直接応答法およびモード重ね合わせ法
 
  • 圧電材による活性構造物のモデリング
  • 複合流や温度勾配などの不均一性
  • 基本調和解析
  • 平面、球形、および円筒形の波源と入射平面波による導管の励振
  • 不連続Galerkin法
  • 過渡CFDに続く放射音
  • Visco-thermal要素による薄い空気層または薄肉チューブのモデリング
  • 流動効果を含むライナーの正確なモデリング(Myers-Eversman定式化)
  • 入射音響導管モードによる励振の定義
業界別使用例:
  • 航空宇宙:操縦室および胴体による音響伝達、エンジン室ライナー、胴体および操縦室の防音、ECS(環境制御システム)、APUおよびECS出入口の消音器、後縁、ソーナー、ヘリコプタのタービン騒音、離陸時のロケットペイロードのランダム動的応答、ソーナー
  • 自動車:パワートレイン、トリム設計、風騒音、エンジン部品、コンプレッサ、吸気マニホルド、エアフィルター、バルブカバー、バフリング、電動機、スピーカ、マフラー、タイヤ騒音、消音器、高圧分配ダクト
  • 消費財:電話、ハンズフリー通信、ヘッドセット、スピーカ、補聴器、楽器、洗濯機、冷蔵庫、掃除機
  • 電子:ディスクドライブ、携帯電話、カメラ、液晶プロジェクタのファン
  • 機械:ターボ機械、HVAC、芝刈り機および農業機械、排気システム
 

プロトタイプ開発の前に重要な問題を識別するため、流体または密閉空洞での放射音を解析します。

豊富な音響解析機能により、音響モードの抽出、放射音の解析、吸音壁のモデル化、ダクト内の音響伝播の検討、吸気と排気ラインが可能であり、または建物、航空機、自動車の分配システムにも対応しています。

 

隣接する流体と構造振動の相互作用を検討するために、関係する構成要素の挙動と流体をモデル化する必要があります。MSCのソフトウェアでは、環境への騒音放射を解析するために、内部音響などのキャビン騒音や外部音響問題を解析することができます。減衰挙動に対して、トリム部品の適切な構造材料特性とともに、複雑で現実的な境界条件を組み込むことができます。

 

流体騒音は、流体内の乱流および流体内での伝播などの騒音源によって生成される騒音に関係しています。一般的に使用されるCFDコードで実行される流動シミュレーションの流体音源が回収され、流体騒音を計算するために使用されます。また、この機能を振動騒音と組み合わせることで、複雑な構造-流体連成騒音問題をモデル化することができます。

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