ProNas-振动噪声工程界新一代的前沿技术

作者：张工 

随着汽车、船舶、高铁动车、轨道车辆、商用飞机、起重机械等交通运输工具和风电机组、家用电器、航天器等振动噪声。仿真模型的日益精细和庞大，现代噪声、振动及舒适性（NVH）仿真计算及验证领域面临着计算效益（包括精度、速度及稳定性等综合指标）的极大挑战。

传统的以有限元（FEA）、边界元（BEA）、统计能量分析（SEA）等算法为基础而发展起来的商用软件工具，在计算效益上存在不足和瓶颈，很难满足来自噪声振动工程界及学术科研的越来越复杂、精细及多学科综合解析优化的工程设计和技术发展需求。

ProNas 软件是能量有限元分析（EFEA）和统计能量分析（SEA）领域的代表性解决方案。ProNas 混合EFEA-SEA 技术和基于能量有限元法的工程开发与应用，代表着振动噪声工程界新一代的前沿技术，破解了传统能量有限元技术很难广泛和深入应用于实际工程项目的困局。

基于能量有限元理论进行中高频计算，天然具有建模灵活、计算效率高的优势，其理论本身还具有宽泛的阻尼和耦合强度适用范围，和随之带来的简单易学的用户操作界面，非常适用于结构声学问题的可行性研究、灵敏度分析及优化设计等。

能量有限元-统计能量混合模块涉及的基本变量是平均的能量或能量密度，既可以快速建模预测及优化振噪特性，也可以直接使用现有普通有限元网格进行中高频振动的分析和模拟，从而大大节省工程设计人员的建模时间，使工程人员在设计初期能够有效地进行工程预测和优化。

基于能量有限元的中高频噪音计算流程，由于采用了有限元为载体进行高频噪音计算，与传统的统计能量法相比，具有先天性的优势，可破解以下高频噪音仿真面临之困境。

目前的EFEA-SEA 混合算法可以有效解决中高频噪声振动问题，实现以下功能：

• 整个系统在结构激励或声场激励下广谱的随机噪声振动预测
• 在空气或水等各种介质中的中高频辐射声场的分析和模拟
• 板、壳、梁及声场之间的各种耦合与联结
• 板状结构的中高频振动分析和模拟
• 板- 板结构( 不同角度，厚度或不同材料参数) 之间的联结
• 内部声场( 水或空气) 的分析和模拟
• 结构与内部声场( 水或空气) 之间的耦合
• 结构外表面上的声音辐射的分析和模拟
• 标准输入接口：网格输入数据可采用标准有限元格式
• 智能自动搜索有限元网格模型，创建声学空腔
• 方便实用的用户界面和接口

基于能量有限元为基础的高频噪音计算流程，由于采用了有限元为载体，与传统的统计能量法相比，具有以下先天性的优势：

1、模型重复利用率得到了质的提升，基于振动甚至强度计算的有限元模型可直接用于高频噪声计算。

2、可利用结构的边界网格快速生成几何空腔或者有限元空腔，即可快速评估空腔的整体声压，又可评估空腔中声压的准确分布；

3、方便用户根据精度需求灵活创造自己的声学模型可在有限元模型上灵活地按实际精确分布噪音控制材料、阻尼材料、不均匀材料、泄露、直达声场分布载荷等一系列参数，所见即所得，免去了大量简化归纳及在此过程中产生的工程误差甚至错误。

4、由于摈弃了模态密度等相关概念，免去了计算、测量和仿真结构阻抗的过程，免去判断SEA 理论假设是否符合的大量工作以及避免了由此产生的错误，直接在模型中加载结构加速度载荷即可得到准确的结构噪音载荷及传递路径，是结构噪音计算的里程碑式的进步。

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【技研】NVH-噪声和振动控制工程

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