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某舱段辐射声场的FEM-PML计算

Part1:结构模型和机械载荷定义

此部分和前面耦合声学有限元的结构定义完全一致，所以细节从略，只把主要步骤列出如下。

（1）导入结构模态Op2文件2（含结构网格）

这里需要特别注意的是将结构模型根据单元属性的不同进行分组，如下图。然后编辑模态阻尼为

1%，在此基础上可以通过云图和动画等进一步检查结构模态特性。

（2）在内部加强筋上选择一点施加单位白噪声频谱载荷

（3）点击菜单【File】【Save】，给定路径和文件名，将结构模型存盘备用。

（4）退出结构模型。

Part2:声学模型和声振耦合分析

（1）进入声学有限元环境

启动后，单击菜单【Start】→【Acoustics】→【AcousticHarmonicFEM】进入声学有限

元环境，如图所示。

进入声学有限元

（2）导入舱段声学有限元网格

单击菜单【File】→【Import】，然后将文件格式Filesoftype设置为NASTRANBulkFile，选择

Training_Data5fem_pml目录下的文件，单击【Open】按钮，然后弹出导入对话框；选择Finite

ElementMesh项和Propertiesandmaterials项，并在Propertiesandmaterials项上设置如下图的自动生成网格分

组选项；最后将长度单位设置成Meter，质量单位设置成Kilogram，时间单位设置成Second；单击【OK】

按钮可以导入分组的舱段网格。

=>

导入声学网格

（3）定义网格的类型

单击菜单【Tools】→【SetMeshPartsType】，弹出设定网格类型对话框，如图所示，选中所有网

格，然后单击【SetasAcoustical】按钮，最后单击【OK】按钮。

设定网格的类型

（4）创建场点网格

单击菜单【Inrt】→【FieldPointMesh】→【ISOPowerFieldPointMesh】，在ModelMesh处选择

特征树上的声学网格如下图，然后单击【OK】按钮创建标准的ISO声功率计算场点网格。

（5）前处理操作

单击菜单【Inrt】→【AcousticMeshPreprocessingSet】，在特征树上出现前处理分支Acoustic

MeshPreprocessingSet.1，并弹出前处理选择对话框，选择NodesandElements下的所有声学网格（不要选场

点网格），然后单击【OK】按钮关闭对话框。此时在NodesandElements下面自动生成AcousticEnelovope.1

的声学网格的包络网格（外表面网格），在此单击鼠标右键，选择【Update】。

（6）定义流体材料

单击材料【Int】→【Materials】→【NewMaterials】→【NewFluidMaterial】，弹出流体材料对话

框，在Name输入框中输入Water，在SoundVelocity的Real输入框中输入1500m_s，在MassDensity的

Real输入框中输入1000Kg_m3，单击【OK】按钮关闭对话框。

（7）定义流体属性

通过属性，将流体材料定义到有限元所包含的声场上。单击菜单【Inrt】→【Properties】→【New

Properties】→【NewAcousticFluidProperty】，弹出定义流体属性的对话框，如图所示，在Name输入框中

输入WaterProperty，用鼠标单击ApplicationRegion输入框，用鼠标单击特征树上NodesandElements下面

的fem-pmlAcousticMesh网格，然后用鼠标单击FluidMaterial输入框，用鼠标单击特征树上Materials下

面的Water，或者直接单击，然后从列表框中选择Water，最后单击【OK】按钮关闭对话框。

（8）定义PML单元

单击菜单【Inrt】→【Properties】→【NewProperties】→【PerfectlyMatchedLayerProperty】，弹

出定义PML属性的对话框，如图所示，在Name输入框中输入任意你希望的名称，然后鼠标单击Application

Region输入框，用鼠标单击特征树上NodesandElements下面的fem-pmlAcousticMesh网格下面的34/39/

40三个分组（如图），最后单击【OK】按钮关闭对话框。

（9）保存当前文件

单击菜单【File】【Save】保存当前文件，选择与导入的声学网格时相同的目录，并给定所需要的

文件名如lysis。

（10）导入结构模型

单击菜单【File】【Import】，然后将文件格式Filesoftype设置为V5Analysis，选择刚才保存的

舱段结构有限元模型，单击【打开】按钮。

（11）创建声腔内表面分组（声振耦合面）

单击菜单【Inrt】→【MeshGrouping】→【GroupSet】，然后在生成的GroupSet.1特征树上右键

单击选择【MeshGrouping】【Auto-UpdateGroup】，在弹出菜单上选择-SectionbyGeometry=>-Feature

Angle。然后综合利用菜单【View】【DepthEffect】和【Hide/Show】功能基于Envelop网格显示创建出声

腔包络的内表面分组并命名AcousticalCoupledSurf（声振耦合面）。

（12）创建声振耦合分析

单击菜单【Inrt】→【FEMAnalysisCas】→【Vibro-AcousticResponAnalysisCa】，然后按

照下图定义选项：其中LoadFunctionSet选择刚导入的结构分析模型中定义的载荷频谱LoadedFunction

Set，StructuralModeSet选择刚导入的结构分析模型中的结构模态ModeSet.1。单击【Ok】。

（13）定义声振耦合面的映射矩阵

打开在12步中生成的特征树分支，分别定义Vibro-AcousticMeshMapping.1中的StructuralMesh为

刚导入的结构分析模型中的PSHELL3和PSHELL4分组；Acoustical/SurrogateMesh为12中定义的组。然后

按照下图定义并【Compute】映射矩阵。

（14）定义求解参数并提交计算

双击12步中生成的特征树分支：Vibro-AcousticResponSolutionSet.1弹出定义窗口，然后在Result

Specifications页中将EditFrequencyRange选择为UrDefined，在右边的Start输入框中输入500Hz，在End

输入框中输入1000Hz，在LinearStep输入框中输入10Hz，单击【Add】按钮完成定义，同时将场点结果选

定为SaveAsVectors，单击【Ok】按钮。最后右键单击Vibro-AcousticResponSolutionSet.1并选择

【Update】提交声振耦合计算，观察计算过程。

（15）声场分布云图绘制

计算结束后，在Vibro-AcousticResponSolutionSet.1单击鼠标右键，选择【GenerateImage】，在

新弹出的对话框中选择PressureAmplitudedB(RMS)，单击【OK】按钮关闭对话框，在特征树上出现

PressureAmplitudedB(RMS).1。单击菜单【View】→【RenderStyle】→【ShadingwithMaterial】，用带材料

着色的样式显示模型。双击特征树上的PressureAmplitudedB(RMS).1，在弹出的对话框中，利用Selections

页选择要显示的区域，在Occurrences页中选择其他阶频率，可以看到舱段表面的的声压dB(RMS)云图，如

图所示是1000Hz时的声压dB云图。

舱段表面和场点的声压dB云图

（16）场点频响曲线计算

单击菜单【Inrt】→【OtherAnalysisCas】→【VectortoFunctionConversionCa】，弹出对话

框，如下图所示，从特征树上选中Vibro-AcousticResponSolutionSet.1，InputandOutputPoints设置成All

FieldPoints，单击【OK】按钮关闭对话框。在LoadVectortoFunctionSolutionSet.1单击鼠标右键，选择

【Update】开始计算。计算结束后，在LoadVectortoFunctionSolutionSet.1单击右键，选择【NewFunction

Display】，在弹出的对话框中选中PressureAmplitudedB(RMS)，单击【OK】按钮后，可以看到各场点上的

声压频响曲线，如图所示是500Hz~1000Hz时不同测量点的声压频响曲线。

场点上的声压频响曲线