ANSYS的博客
2020年6月15日
如何使用声学模拟改善产品声音
工程师倾向于花大量时间调整和模拟设计，以优化其外观、感觉和性能。然而，他们不应该低估产品的声音，在开发周期的后期处理它们。
工程师可以设计出世界上最好的洗碗机。但如果声音太大或太安静，人们可能会认为它不能正常工作。
声音给产品带来的感知质量也可能是积极的。我们都在期待着烤面包机的砰的一声，安全带的啪的一声或连接器的咔嗒一声。事实上，这些声音是如此令人满意，以至于在商业广告中经常听到它们。
另一方面，糟糕的声音可能会对产品造成灾难性的影响。想象一下，一个吊扇可以在几秒钟内给房间降温，但听起来却像直升机——没有人会买它。
由于声音可以影响产品销售，如果工程团队使用传统的方法，直到物理原型才第一次听取他们的设计，这可能会有问题。在开发周期的这个阶段，修复这个问题的成本可能太高。
如果你能在开发设计阶段倾听产品的声音？是的，你可以使用声学模拟。事实上，公司已经开始设立专门的部门来优化产品声音。
如果没有令人满意的咔嚓声，人们会怀疑他们的安全带是否正常工作。通过声学模拟，工程师可以确保产品的声音是最佳的。
声学模拟背后的科学
在我们深入研究如何听模拟之前，让我们讨论一下这些声音来自哪里。
包含振动部件、冲击部件、流体流动和电磁场的产品都可以通过振动周围的空气或介质来产生声音。所以，要模拟产品发出的噪音，你必须首先模拟它们的功能。
例如，要模拟汽车内部的声音，你必须模拟经过汽车的风和动力系统的振动声行为。对于更安静的电动汽车来说，空调系统的声音也很重要。
一旦对产品操作建模，就可以识别和研究所有这些噪声的声音级别和质量。声级可以用分贝来计算，分贝是测量声音压力、功率和强度的声音单位。
然而，评估音质更加困难和主观。心理声学指标如响度、锐度、粗糙度、调性和波动强度等可以评价声音感知。然而，为了得到准确的音质评级，工程师们需要进行多组人的听力测试和统计分析。由于音质是主观的，最好的判断方法是让测试中的每个人都听它。
这就是声学模拟如此重要的原因:它们可以帮助设计产品的功能方面及其声音。
如何收听声学模拟
假设你想评估一辆电动汽车的噪音。动力系统的主要部件，有助于产品的声音是电机和变速箱。所以，为了评估声音，你首先要使用模拟这些系统的多物理工作流程。
为电动汽车动力总成的声音建模的声学模拟工作流程。
电机的电磁特性可以用Ansys麦克斯韦而且Ansys机械而变速箱的运动则可以模拟使用Ansys运动．然后，这些模型的信息可以发送到Ansys VRXPERIENCE声音这样工程师就能听到产品的声音。从那里，他们使用这些模拟来调整设计的性能和它的声音。
随着工程师们对他们的设计有了更多的了解，他们可以扩展模拟来挖掘电机本身的声源。这个多物理工作流程可以包括静力载荷的结构分析、电磁力、振动分析和声噪声辐射。要了解这个工作流程的更多信息，请观看:Listen To Your simulation with Ansys。
模拟电动机发出的声音的声学模拟工作流程。
工程师还能模拟什么声音?
汽车和车辆的声音并不是工程师需要优化的唯一噪音。因此，Ansys提供了多物理仿真工作流程，可用于建模各种产品的噪声。
例如，风扇、压缩机、泵和鼓风机可以使用Ansys Fluent进行模拟。CFD软件可以用于进行考虑叶片性能和湍流的空气声学模拟。然后，这些数据可以传递到VRXPERIENCE Sound，以获得3D声音渲染供人们听。然后工程师可以根据这个虚拟模型评估和优化声音质量。
风扇的声学模拟工作流程。
许多旋转机器需要遵守空气声学标准。通过声学模拟，工程师们有了一种经济有效的方法来产生他们设计的噪声，并确保它们是合适的。
设计消费品的声音和设计工业产品的声音一样重要。例如，没有人想要一个安静的高尔夫俱乐部。他们想要的是球击中地面时不产生撞击声的那种令人满意的咔嚓声。
因此，根据环境的不同，撞击的声音可能是可取的，也可能是不可取的。通过模拟产品，工程师可以最小化不需要的声音，并增强他们想要润色的声音。
高尔夫球杆声学模拟工作流程。
对于高尔夫球杆，声音将取决于撞击的速度和形状。但这也取决于影响物体的材料和它们所处的媒体。这对于物理测试和手工设计来说是一个挑战，但是Ansys LS-DYNA和VRXPERIENCE声音，工程师可以确保高尔夫球杆在接触球时有良好的咔嗒声，而在触地时几乎是无声的。
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