OptiStruct实例：消声器前盖ERP分析（2）RADSND基础理论

news2025/6/4 15:18:50

13.2 Radiated Sound Output Analysis( RADSND )

RADSND 方法通过瑞利积分来求解结构对外的辐射噪声。其基本思路是分为两个阶段，如图 13-12 所示。

图13-12 结构辐射噪声计算示意图

第一阶段采用有限元方法，通过频响分析(模态叠加法、直接法)工况计算结构上各个节点的振动速度。
第二阶段采用数值计算的方法，将各个节点看作一个声源，其节点振动速度为边界条件，通过瑞利积分公式计算各个离散声源的外声场响应，并线性叠加得到整个结构的外声场响应

RADSND 方法可以输出的声学参数有声压、质点振速、声压级、声功率、声强。

13.2.1 RADSND 基础理论

1.点源的速度通量

速度通量指结构节点周边无限小面积微元在介质中的振动速率，如图 13-13 所示

各个分析频率下的速度通量计算公式为

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式中，v,为点源的振动速度向量;8A为与点源关联的面积向量;A为与各点源关联的结构面积;为点源处垂直于结构表面的单位面积向量。

2.外场复声压计算--瑞利近似在各分析频率下，由单个节点声源j辐射的声压响应P,为

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所有节点声源辐射叠加得到总的声压响应P为

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式中,j为分析频率;p为传播声音的介质密度，通过PARAM，SPLRHO定义;r为节点声源j到外部声学观测点的距离(见图 13-3);(V),为节点声源j的速度通量;k=2m，为波数：i为虚部标识、即-1的平方根;"p为节点声源的数量;q为自定义的比例系数，通过PARAM，SPLFAC定义,同样可以计算外场声压级SPL，公式为

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式中，|P|为声压幅值;SPLREFDB为参考声压级，通过PARAM，SPLREFDB定义

3.其他声学响应参数计算

粒子复振速。由欧拉公式可计算外声场关注点的粒子复振速：

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式中，|P|“为节点声源j到关注点的单位向量;其他参数意义同上。

声功率。通过辐射声压计算声功率W：

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式中，P'为节点声源j辐射的在关注点的声压响应P,的共轭，Real()表示取实部，其他参数意义同上。

声强。通过辐射声压和粒子振速计算声强I：

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式中，(V)为”的共轭，其他参数意义同上。

13.2.2 RADSND分析流程

由以上描述可知，要进行 RADSND分析，首先需要定义一个或多个关心的频响分析工况，以计算结构面板的节点振速(详见第7章);另外需要设置相关卡片，提供外声场数值计算所必需的参数。分析设置流程如下。

工况定义：设置频响分析工况，RADSND支持直接法和模态法的频响分析。
源定义：通过Set定义参与计算外声场的结构上的单元或者节点集，工程上一般选择结构的外表面作为对外辐射噪声“源”。
接收点定义：在关注的辐射噪声位置，通过Plotel1D或Plotel2D单元创建“接收面”，可进行球、半球、平面、离散点等不同类型的声学响应点的创建，并利用Set 定义接收节点集，如图 13-14 所示。
PANELG卡片定义：通过PANELG卡片引用步骤2)定义的“源”。

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RADSND卡片定义:通过RADSND卡片调用步骤3)中定义的“接收点”以及步疆4)明定家的PANIEG卡片、具体卡片介绍详见下一小节。
介质密度、声速定义:分别通过PARAM，SPLRHO和PARAM，SPLC定义介质密度和声速。这两项为求解辐射声压的必需参数。
RADSND调用:在Global Case Con-tmol中定义RADSND卡片，调用步骤5)中的 RADSND 卡片。
输出控制:根据需要可输出外声场声压(Displacement)、粒子振速(Veloci-5)、声压级(SPL)、声功率(SPOWER)、声强(SINTENS)。

RADSND 分析所需的主要卡片之间的调用关系如图 13-15 所示，关于 Set 的定义,在前面的章节和练习中都有提及，此处不再赘述。下一小节将重点介绍PANELG、RAD.SND 等卡片的功能和用法。