SimScale：振動與聲學模擬技術教程.Tex.header

SimScale：振動與聲學模擬技術教程1SimScale平臺簡介1.1SimScale功能概述SimScale是一個基于云的工程仿真平臺，它提供了廣泛的計算流體動力學（CFD）、結構力學（FEA）以及熱力學分析工具。用戶可以通過直觀的界面進行模型的創(chuàng)建、網格的生成、物理屬性的設定以及結果的可視化，無需安裝任何軟件，所有操作都在瀏覽器中完成。SimScale支持多種求解器，包括但不限于：CFD求解器：用于流體流動、傳熱和傳質的模擬。FEA求解器：用于結構的靜態(tài)、動態(tài)和非線性分析。聲學求解器：用于聲波傳播和聲學效應的模擬。SimScale還提供了豐富的材料庫、預設的物理模型以及后處理工具，使得工程師和設計師能夠快速、準確地進行產品設計和優(yōu)化。1.2振動與聲學模擬在SimScale中的應用在SimScale中，振動與聲學模擬主要通過FEA和聲學求解器實現。這些模擬對于理解機械系統(tǒng)的動態(tài)響應、預測結構的振動特性以及分析聲學環(huán)境至關重要。以下是SimScale中進行振動與聲學模擬的幾個關鍵步驟：1.2.1幾何模型的導入與簡化首先，用戶需要將CAD模型導入SimScale平臺。對于振動分析，通常需要對模型進行簡化，去除非關鍵特征，以減少計算時間和資源消耗。SimScale提供了工具來幫助用戶進行模型的簡化和修復。1.2.2材料屬性的設定在進行振動與聲學模擬之前，必須為模型中的每個部分指定材料屬性。SimScale的材料庫包含了各種常見材料的屬性，如鋼、鋁、橡膠等。用戶也可以自定義材料屬性，包括密度、彈性模量、泊松比等。1.2.3網格生成網格的質量直接影響模擬的準確性和計算效率。SimScale提供了自動網格生成工具，同時也允許用戶手動調整網格參數，以適應特定的分析需求。對于振動分析，通常需要在關鍵區(qū)域生成更細的網格。1.2.4邊界條件與載荷的設定邊界條件和載荷的設定是模擬的關鍵。在振動分析中，這可能包括固定約束、位移約束、力和力矩載荷等。在聲學模擬中，則需要設定聲源位置、聲壓或聲功率等。SimScale的界面使得這些設定變得直觀和簡單。1.2.5求解器的選擇與參數設定SimScale提供了多種求解器，用戶需要根據模擬類型選擇合適的求解器。對于振動分析，可能選擇模態(tài)分析或瞬態(tài)動力學分析；對于聲學模擬，則可能選擇頻率域或時間域的聲學求解器。參數設定包括求解精度、時間步長、頻率范圍等。1.2.6運行模擬與結果分析一旦所有設置完成，用戶可以提交模擬任務。SimScale在云上運行這些任務，用戶可以通過平臺實時監(jiān)控模擬進度。模擬完成后，SimScale提供了強大的后處理工具，用于可視化結果、創(chuàng)建動畫、提取數據等。1.2.7示例：振動分析假設我們有一個簡單的懸臂梁模型，想要分析其在特定頻率下的振動響應。以下是使用SimScale進行振動分析的步驟：1.**導入模型**：將懸臂梁的CAD模型導入SimScale。

2.**設定材料**：選擇鋼作為材料，設定其密度為7850kg/m^3，彈性模量為200GPa，泊松比為0.3。

3.**網格生成**：使用SimScale的網格生成工具，設定網格尺寸為0.01m。

4.**邊界條件**：在梁的一端設定固定約束，在另一端施加一個垂直方向的力，大小為100N。

5.**求解器選擇**：選擇瞬態(tài)動力學分析求解器，設定時間步長為0.001s，總模擬時間為1s。

6.**運行模擬**：提交模擬任務，等待模擬完成。

7.**結果分析**：使用SimScale的后處理工具，觀察梁在力作用下的振動模式，提取位移和應力數據。通過以上步驟，用戶可以深入了解懸臂梁在特定載荷下的動態(tài)行為，這對于設計和優(yōu)化機械結構至關重要。1.2.8示例：聲學模擬考慮一個房間內的聲學環(huán)境模擬，目標是分析一個揚聲器在房間內產生的聲壓分布。以下是使用SimScale進行聲學模擬的步驟：1.**導入模型**：將房間的CAD模型導入SimScale。

2.**設定材料**：為墻壁、地板和天花板設定材料屬性，通常這些表面是聲學硬邊界。

3.**網格生成**：生成適合聲學分析的網格，確保在聲源附近有足夠細的網格。

4.**邊界條件**：設定房間的邊界為聲學硬邊界，表示聲波在這些表面上完全反射。

5.**聲源設定**：在房間內設定一個揚聲器作為聲源，設定其聲功率為1W。

6.**求解器選擇**：選擇頻率域聲學求解器，設定頻率范圍為20Hz到20kHz。

7.**運行模擬**：提交模擬任務，等待模擬完成。

8.**結果分析**：使用SimScale的后處理工具，觀察房間內不同位置的聲壓分布，分析聲學熱點和死點。這些步驟幫助用戶理解房間內的聲學特性，對于設計音樂廳、會議室等需要良好聲學環(huán)境的場所非常有用。通過SimScale的振動與聲學模擬功能，工程師和設計師能夠進行深入的分析，優(yōu)化產品設計，確保機械結構的穩(wěn)定性和聲學環(huán)境的舒適性。2振動模擬基礎2.1振動類型與原理在工程領域，振動可以分為多種類型，包括自由振動、受迫振動、自激振動等。這些振動類型基于不同的物理原理和外部條件。例如，自由振動發(fā)生在沒有外部激勵的情況下，系統(tǒng)僅由其初始條件驅動；受迫振動則是系統(tǒng)在持續(xù)的外部力作用下發(fā)生的振動；自激振動則由系統(tǒng)內部的非線性或不穩(wěn)定因素引起。2.1.1自由振動自由振動是系統(tǒng)在初始擾動后，沒有外部力作用下發(fā)生的振動。對于一個簡單的彈簧-質量系統(tǒng)，自由振動可以由下面的微分方程描述：m其中，m是質量，c是阻尼系數，k是彈簧剛度，x是位移，點表示時間導數。這個方程描述了質量在彈簧和阻尼器作用下的運動。2.1.2受迫振動受迫振動發(fā)生在系統(tǒng)受到外部力的作用下。外部力可以是周期性的，也可以是非周期性的。對于周期性受迫振動，系統(tǒng)響應的頻率可能與外部力的頻率相同，也可能不同，這取決于系統(tǒng)的固有頻率和阻尼。2.1.3自激振動自激振動是由系統(tǒng)內部的非線性或不穩(wěn)定因素引起的振動。這種振動通常在機械系統(tǒng)中出現，如轉子系統(tǒng)中的油膜振蕩。2.2振動模擬的數學模型振動模擬的數學模型通常基于牛頓第二定律，即力等于質量乘以加速度。在振動分析中，我們通常處理的是二階微分方程，這些方程描述了系統(tǒng)的動力學行為。2.2.1階微分方程考慮一個單自由度系統(tǒng)，其振動可以由以下二階微分方程描述：m其中，Ft2.2.2數值求解示例假設我們有一個質量為1kg，彈簧剛度為10N/m，阻尼系數為0.5N·s/m的系統(tǒng)，受到一個周期性力的作用，力的表達式為Ft=5importnumpyasnp

fromegrateimportsolve_ivp

importmatplotlib.pyplotasplt

#定義微分方程

defvibration(t,y,m,c,k,F):

x,v=y

dxdt=v

dvdt=(-c*v-k*x+F(t))/m

return[dxdt,dvdt]

#外部力函數

defF(t):

return5*np.sin(2*np.pi*t)

#參數

m=1.0#質量

c=0.5#阻尼系數

k=10.0#彈簧剛度

#初始條件

y0=[0,0]#初始位移和速度

#時間范圍

t_span=(0,10)

#求解微分方程

sol=solve_ivp(vibration,t_span,y0,args=(m,c,k,F),dense_output=True)

#繪制結果

t=np.linspace(t_span[0],t_span[1],1000)

x=sol.sol(t)[0]

plt.figure()

plt.plot(t,x,label='位移')

plt.plot(t,F(t),label='外部力')

plt.legend()

plt.xlabel('時間(s)')

plt.ylabel('位移(m)')

plt.title('受迫振動的位移響應')

plt.grid(True)

plt.show()在這個例子中，我們首先定義了振動系統(tǒng)的微分方程和外部力函數。然后，我們使用egrate.solve_ivp函數求解這個微分方程，得到系統(tǒng)的位移響應。最后，我們使用matplotlib庫繪制了位移響應和外部力的圖形，以直觀地展示系統(tǒng)的振動行為。通過這樣的數學模型和數值求解方法，工程師可以預測和分析各種振動現象，從而優(yōu)化設計，減少振動對系統(tǒng)性能的影響。3聲學模擬基礎3.1聲學原理聲學，作為物理學的一個分支，主要研究聲波的產生、傳播、接收和效應。聲波是一種機械波，需要介質（如空氣、水或固體）進行傳播。在空氣中，聲波的傳播速度大約為343米/秒，在15°C的條件下。聲波的頻率決定了我們聽到的聲音的音調，而聲波的振幅則決定了聲音的響度。3.1.1聲波的數學描述聲波可以被描述為壓力或位移隨時間和空間變化的函數。在理想條件下，聲波的傳播可以用一維波動方程來描述：?其中，p是聲壓，x是空間坐標，t是時間，c是聲速。3.1.2聲波的傳播聲波在介質中的傳播受到介質的密度和彈性的影響。在不同的介質中，聲波的傳播速度和特性會有所不同。例如，聲波在水中的傳播速度比在空氣中快，這是因為水的密度和彈性都比空氣大。3.2聲學模擬的數學模型在進行聲學模擬時，我們通常使用數學模型來預測聲波在特定環(huán)境中的行為。這些模型基于波動方程，但為了適應復雜的環(huán)境和邊界條件，它們可能需要進行一定的修改和擴展。3.2.1波動方程的數值解在實際應用中，我們很少能夠直接求解波動方程的解析解。因此，通常采用數值方法來求解，如有限元法（FEM）、邊界元法（BEM）或有限差分法（FDM）。這些方法將連續(xù)的波動方程離散化，轉化為一系列的代數方程，然后通過計算機求解。有限元法示例下面是一個使用Python和FEniCS庫進行聲學模擬的簡單示例。FEniCS是一個用于求解偏微分方程的高級數值求解器。fromfenicsimport*

#創(chuàng)建網格和函數空間

mesh=UnitSquareMesh(8,8)

V=FunctionSpace(mesh,'P',1)

#定義邊界條件

defboundary(x,on_boundary):

returnon_boundary

bc=DirichletBC(V,Constant(0),boundary)

#定義變分問題

u=TrialFunction(V)

v=TestFunction(V)

f=Constant(0)

c=Constant(1)

a=dot(grad(u),grad(v))*dx

L=f*v*dx

#求解問題

u=Function(V)

solve(a==L,u,bc)

#輸出結果

plot(u)

interactive()在這個示例中，我們定義了一個單位正方形的網格，并在邊界上施加了零聲壓的邊界條件。然后，我們定義了變分問題，其中a是變分形式的左端，L是右端的源項。最后，我們求解了這個變分問題，并輸出了聲壓的分布。3.2.2聲學邊界條件在聲學模擬中，邊界條件的設定至關重要。常見的邊界條件包括：剛性邊界：聲波在剛性邊界上完全反射。吸收邊界：模擬聲波在邊界上的吸收，減少反射。周期性邊界：在周期性結構中使用，如聲學晶體。3.2.3聲學模擬的后處理模擬完成后，對結果進行后處理是理解聲學現象的關鍵。這可能包括可視化聲壓分布、計算聲場的特性（如聲強、聲功率）或分析頻率響應?？梢暬晧悍植际褂肞ython的matplotlib庫，我們可以輕松地可視化聲壓分布。importmatplotlib.pyplotasplt

#假設我們有一個聲壓分布數據p_data

p_data=pute_vertex_values()

#創(chuàng)建圖像

plt.figure()

plt.imshow(p_data.reshape((mesh.num_vertices(),1)),cmap='viridis')

plt.colorbar()

plt.title('聲壓分布')

plt.show()在這個示例中，我們首先計算了聲壓分布的頂點值，然后使用imshow函數創(chuàng)建了一個圖像，顯示了聲壓的分布。通過調整顏色映射和圖像的其他屬性，我們可以更詳細地分析聲學模擬的結果。通過以上介紹，我們了解了聲學模擬的基礎原理和數學模型，以及如何使用數值方法和后處理技術來模擬和分析聲學現象。這為更深入地研究和應用聲學模擬提供了堅實的基礎。4SimScale中的振動模擬設置4.1創(chuàng)建振動模擬項目在開始振動模擬之前，首先需要在SimScale平臺上創(chuàng)建一個新的項目。這一步驟涉及到定義項目的基本信息，如項目名稱、描述以及選擇正確的模擬類型。對于振動分析，通常選擇“結構力學”下的“模態(tài)分析”或“瞬態(tài)動力學分析”。4.1.1步驟1：登錄SimScale訪問SimScale官網并登錄您的賬戶。4.1.2步驟2：創(chuàng)建新項目點擊“創(chuàng)建項目”按鈕。選擇“結構力學”類別下的“模態(tài)分析”或“瞬態(tài)動力學分析”。輸入項目名稱和描述，然后點擊“創(chuàng)建”。4.2定義材料與邊界條件4.2.1材料定義在SimScale中，材料的定義對于振動分析至關重要，因為它決定了結構的彈性模量、泊松比和密度等屬性。這些屬性直接影響結構的振動特性。示例：定義鋼材料material:

name:Steel

type:Solid

properties:

density:7850#kg/m^3

youngs_modulus:210e9#Pa

poisson_ratio:0.29這段代碼定義了一個名為“Steel”的材料，其密度為7850kg/m^3，彈性模量為210e9Pa，泊松比為0.29。4.2.2邊界條件設置邊界條件包括固定約束、力、壓力和位移等，它們定義了結構在模擬中的受力情況。示例：固定約束boundary_conditions:

-name:Fixed_support

type:Fixed

faces:['face_1','face_2']此代碼塊設置了一個名為“Fixed_support”的固定約束，應用于“face_1”和“face_2”兩個面。示例：施加力boundary_conditions:

-name:Applied_force

type:Force

value:[0,0,-1000]#N

faces:['face_3']這里定義了一個名為“Applied_force”的力邊界條件，力的大小為1000N，方向沿負z軸，作用于“face_3”面。4.3網格生成與求解器選擇4.3.1網格生成網格生成是將結構模型離散化為有限元的過程，這對于數值模擬是必要的。SimScale提供了自動網格生成工具，同時也允許用戶自定義網格設置。示例：自動網格生成mesh:

name:AutoMesh

algorithm:Automatic這段代碼使用自動算法生成網格，命名為“AutoMesh”。4.3.2求解器選擇選擇正確的求解器對于獲得準確的振動分析結果至關重要。SimScale提供了多種求解器，包括線性和非線性求解器。示例：選擇模態(tài)分析求解器solver:

name:Modal_Analysis

type:Modal

settings:

number_of_modes:10此代碼塊選擇了模態(tài)分析求解器，命名為“Modal_Analysis”，并設置計算前10個模態(tài)。4.3.3示例：瞬態(tài)動力學分析求解器solver:

name:Transient_Dynamics

type:Transient

settings:

time_step:0.01#s

end_time:1#s這里選擇了瞬態(tài)動力學分析求解器，命名為“Transient_Dynamics”，設置了時間步長為0.01秒，模擬結束時間為1秒。通過以上步驟，您可以在SimScale中設置并運行振動模擬項目，分析結構的振動特性。確保材料屬性、邊界條件和求解器設置的準確性，以獲得可靠的模擬結果。5SimScale中的聲學模擬設置5.1創(chuàng)建聲學模擬項目在SimScale平臺上進行聲學模擬，首先需要創(chuàng)建一個新的項目。這一步驟涉及到定義項目的基本信息，包括項目名稱、描述以及選擇合適的模擬類型。對于聲學模擬，通常選擇的是“AcousticAnalysis”類型。5.1.1步驟1：登錄SimScale打開SimScale官網，使用您的賬號登錄。5.1.2步驟2：創(chuàng)建項目點擊“CreateProject”按鈕。在彈出的窗口中輸入項目名稱，例如“聲學模擬案例”。選擇“AcousticAnalysis”作為模擬類型。5.1.3步驟3：上傳幾何模型從您的本地文件中上傳CAD模型。確保模型是封閉的，沒有錯誤。5.1.4步驟4：定義材料和邊界條件為模型中的每個部分定義材料屬性，如密度和聲速。設置邊界條件，包括聲源和聲壓邊界。5.2定義聲源與接收器聲源和接收器的定義是聲學模擬的關鍵部分。聲源可以是點源、面源或體源，而接收器則是用于測量聲壓級的位置。5.2.1聲源設置在“Sources”選項中，選擇“PointSource”或“VolumeSource”。設置聲源的頻率、功率和方向。5.2.2接收器設置在“Receivers”選項中，定義接收器的位置?？梢栽O置多個接收器，以獲取不同位置的聲壓級數據。5.2.3示例：定義點聲源#定義點聲源

source={

"type":"POINT_SOURCE",

"position":[0.0,0.0,0.0],#聲源位置

"frequency":1000,#聲源頻率

"power":1.0,#聲源功率

"direction":[1.0,0.0,0.0]#聲源方向

}5.2.4示例：定義接收器#定義接收器

receiver={

"type":"RECEIVER",

"position":[1.0,1.0,1.0]#接收器位置

}5.3網格生成與求解器選擇網格生成是模擬準備過程中的重要步驟，它影響模擬的準確性和計算時間。求解器的選擇則決定了模擬的類型和方法。5.3.1網格生成使用SimScale的自動網格生成工具，或手動調整網格參數。確保網格在聲源和接收器附近足夠精細。5.3.2求解器選擇選擇“AcousticPressureSolver”或“AcousticIntensitySolver”。根據模擬需求調整求解器的設置，如時間步長和迭代次數。5.3.3示例：手動調整網格參數#手動調整網格參數

mesh_settings={

"type":"MESH_STANDARD",

"refinement":{

"type":"GLOBAL",

"levels":3

},

"local_refinements":[

{

"type":"SURFACE",

"surface":"聲源面",

"levels":5

},

{

"type":"VOLUME",

"volume":"接收器體",

"levels":4

}

]

}5.3.4示例：選擇并設置求解器#選擇并設置求解器

solver_settings={

"type":"ACOUSTIC_PRESSURE_SOLVER",

"time_step":0.001,#時間步長

"iterations":1000,#迭代次數

"cutoff_frequency":2000#截止頻率

}通過以上步驟，您可以在SimScale中設置并運行一個基本的聲學模擬項目。確保在模擬前檢查所有設置，以獲得最佳的模擬結果。6振動與聲學模擬案例分析6.1振動模擬案例：機械結構6.1.1原理在機械工程領域，振動分析是評估結構在動態(tài)載荷下行為的關鍵步驟。SimScale平臺提供了強大的有限元分析(FEA)工具，用于模擬機械結構的振動特性。這包括模態(tài)分析，以確定結構的固有頻率和振型，以及瞬態(tài)動力學分析，以模擬結構在時間域內的響應。模態(tài)分析模態(tài)分析是一種靜態(tài)分析，用于確定結構的自然頻率和振型。在SimScale中，模態(tài)分析通過求解結構的特征值問題來實現，這涉及到結構的剛度矩陣和質量矩陣。模態(tài)分析的結果可以幫助工程師避免設計中的共振，減少振動引起的噪音和疲勞。瞬態(tài)動力學分析瞬態(tài)動力學分析用于模擬結構在時間域內的響應，包括結構在動態(tài)載荷下的位移、速度和加速度。SimScale的瞬態(tài)動力學分析功能可以處理復雜的載荷情況，如沖擊、振動和地震載荷，提供結構在不同時間點的詳細響應。6.1.2內容假設我們有一個簡單的機械結構，如一個懸臂梁，需要進行振動分析。我們將使用SimScale進行模態(tài)分析和瞬態(tài)動力學分析。模態(tài)分析示例定義模型：在SimScale中創(chuàng)建一個懸臂梁的3D模型。材料屬性：為梁指定材料屬性，如彈性模量和密度。網格劃分：使用SimScale的網格生成工具，創(chuàng)建一個適合模態(tài)分析的網格。求解設置：選擇模態(tài)分析類型，設置求解器參數，如求解的模態(tài)數量。運行分析：提交分析任務，SimScale將計算梁的自然頻率和振型。結果可視化：分析完成后，使用SimScale的后處理工具，可視化梁的振型和自然頻率。瞬態(tài)動力學分析示例定義模型：使用與模態(tài)分析相同的懸臂梁模型。邊界條件：定義梁的固定端和自由端，以及施加在自由端的動態(tài)載荷。時間步設置：設置分析的時間步長和總時間。求解設置：選擇瞬態(tài)動力學分析類型，設置求解器參數，如時間積分方法。運行分析：提交分析任務，SimScale將計算梁在動態(tài)載荷下的時間響應。結果可視化：分析完成后，使用SimScale的后處理工具，可視化梁的位移、速度和加速度隨時間的變化。6.1.3示例代碼雖然SimScale主要通過圖形界面操作，但其API允許用戶通過編程進行更復雜的設置和自動化分析。以下是一個使用Python通過SimScaleAPI設置模態(tài)分析的簡化示例：#導入SimScaleAPI庫

fromsimscale_sdkimport*

#創(chuàng)建項目

project=Project(name="ModalAnalysisofCantileverBeam")

api_client=ApiClient()

project_api=ProjectApi(api_client)

project=project_api.create_project(project)

#定義幾何

geometry=Geometry(name="CantileverBeam",file_format="STL",file_path="path/to/cantilever_beam.stl")

geometry_api=GeometryApi(api_client)

geometry=geometry_api.create_geometry(project.id,geometry)

#設置材料

material=Material(name="Steel",density=7850,youngs_modulus=210e9,poisson_ratio=0.3)

material_api=MaterialApi(api_client)

material=material_api.create_material(project.id,material)

#定義模態(tài)分析設置

modal_analysis=ModalAnalysis(name="ModalAnalysis",solver="Eigen",number_of_modes=10)

modal_analysis_api=ModalAnalysisApi(api_client)

modal_analysis=modal_analysis_api.create_modal_analysis(project.id,modal_analysis)

#提交分析

analysis_api=AnalysisApi(api_client)

analysis=analysis_api.create_analysis(project.id,modal_analysis)

#等待分析完成

analysis_status=analysis_api.get_analysis_status(project.id,analysis.id)

whileanalysis_status.status!="FINISHED":

analysis_status=analysis_api.get_analysis_status(project.id,analysis.id)

time.sleep(60)#每60秒檢查一次狀態(tài)

#獲取結果

result_api=ResultApi(api_client)

results=result_api.get_results(project.id,analysis.id)6.1.4描述上述代碼示例展示了如何使用SimScaleAPI創(chuàng)建一個模態(tài)分析項目，定義幾何、材料屬性，設置模態(tài)分析參數，并提交分析。通過API，用戶可以自動化分析流程，處理大量數據，以及集成SimScale到現有的工作流程中。6.2聲學模擬案例：室內聲環(huán)境6.2.1原理聲學模擬用于預測和分析聲音在室內環(huán)境中的傳播和反射。SimScale的聲學分析功能基于有限體積法(FVM)，可以模擬聲波在復雜幾何中的傳播，包括考慮材料的吸聲和反射特性。這在建筑設計、聲學工程和產品設計中尤為重要，以優(yōu)化聲學性能，減少噪音污染。聲學分析類型SimScale提供多種聲學分析類型，包括：線性聲學分析：適用于低至中等聲壓級的分析，可以模擬聲波的傳播和反射。非線性聲學分析：適用于高聲壓級的分析，考慮聲波的非線性效應。聲學優(yōu)化分析：通過改變材料屬性或幾何形狀，優(yōu)化室內聲環(huán)境。6.2.2內容假設我們需要分析一個會議室的聲學環(huán)境，以評估聲音的清晰度和回聲問題。我們將使用SimScale進行線性聲學分析。分析步驟定義模型：在SimScale中創(chuàng)建會議室的3D模型，包括墻壁、天花板和地板。材料屬性：為每個表面指定材料的吸聲和反射系數。網格劃分：使用SimScale的網格生成工具，創(chuàng)建一個適合聲學分析的網格。邊界條件：定義聲源位置和特性，以及房間的邊界條件。求解設置：選擇線性聲學分析類型，設置求解器參數，如頻率范圍和聲壓級。運行分析：提交分析任務，SimScale將計算房間內的聲壓分布。結果可視化：分析完成后，使用SimScale的后處理工具，可視化聲壓分布和回聲時間。6.2.3示例代碼以下是一個使用Python通過SimScaleAPI設置線性聲學分析的簡化示例：#導入SimScaleAPI庫

fromsimscale_sdkimport*

#創(chuàng)建項目

project=Project(name="AcousticAnalysisofMeetingRoom")

api_client=ApiClient()

project_api=ProjectApi(api_client)

project=project_api.create_project(project)

#定義幾何

geometry=Geometry(name="MeetingRoom",file_format="STL",file_path="path/to/meeting_room.stl")

geometry_api=GeometryApi(api_client)

geometry=geometry_api.create_geometry(project.id,geometry)

#設置材料

material=Material(name="WallMaterial",absorption_coefficient=0.2,reflection_coefficient=0.8)

material_api=MaterialApi(api_client)

material=material_api.create_material(project.id,material)

#定義聲學分析設置

acoustic_analysis=AcousticAnalysis(name="AcousticAnalysis",solver="Linear",frequency_range=[100,10000],sound_pressure_level=80)

acoustic_analysis_api=AcousticAnalysisApi(api_client)

acoustic_analysis=acoustic_analysis_api.create_acoustic_analysis(project.id,acoustic_analysis)

#定義聲源

sound_source=SoundSource(name="Speaker",position=[3,2,2],direction=[0,0,1],power=10)

sound_source_api=SoundSourceApi(api_client)

sound_source=sound_source_api.create_sound_source(project.id,acoustic_analysis.id,sound_source)

#提交分析

analysis_api=AnalysisApi(api_client)

analysis=analysis_api.create_analysis(project.id,acoustic_analysis)

#等待分析完成

analysis_status=analysis_api.get_analysis_status(project.id,analysis.id)

whileanalysis_status.status!="FINISHED":

analysis_status=analysis_api.get_analysis_status(project.id,analysis.id)

time.sleep(60)#每60秒檢查一次狀態(tài)

#獲取結果

result_api=ResultApi(api_client)

results=result_api.get_results(project.id,analysis.id)6.2.4描述此代碼示例展示了如何使用SimScaleAPI創(chuàng)建一個聲學分析項目，定義會議室的幾何、材料屬性，設置聲學分析參數，定義聲源，并提交分析。通過API，用戶可以自動化聲學分析流程，處理復雜的聲學場景，以及集成SimScale到現有的聲學工程工作流程中。7結果分析與后處理7.1振動結果的可視化在進行振動模擬后，理解并可視化結果是關鍵步驟，它幫助工程師和設計師直觀地了解結構的動態(tài)行為。SimScale提供了多種工具來分析振動結果，包括位移、速度、加速度和應力分布。7.1.1位移云圖位移云圖是展示結構在特定頻率下位移幅度的常用方法。在SimScale的后處理模塊中，用戶可以輕松生成位移云圖，通過顏色梯度直觀地看到結構上各點的位移大小。示例假設我們有一個簡單的梁模型，其振動模擬結果已上傳至SimScale。要生成位移云圖，我們首先選擇“結果控制”下的“位移”選項，然后調整顏色映射范圍以突出顯示關鍵區(qū)域的位移。-選擇“結果控制”下的“位移”選項。

-調整顏色映射范圍。

-選擇“可視化”以生成位移云圖。7.1.2動態(tài)應力分析動態(tài)應力分析用于評估結構在振動條件下的應力分布。SimScale的后處理工具可以顯示動態(tài)應力云圖，幫助識別可能的疲勞或損壞區(qū)域。示例在SimScale中，我們可以通過以下步驟分析動態(tài)應力：-選擇“結果控制”下的“應力”選項。

-調整時間步或頻率范圍。

-選擇“可視化”以生成動態(tài)應力云圖。7.2聲學結果的分析與優(yōu)化聲學模擬結果的分析對于理解產品在使用過程中的聲音特性至關重要。SimScale提供了強大的聲學后處理工具，包括聲壓級云圖、聲功率和聲強分析。7.2.1聲壓級云圖聲壓級云圖顯示了聲場中聲壓的分布。在SimScale中，用戶可以生成三維聲壓級云圖，以可視化聲源周圍的空間聲壓分布。示例假設我們模擬了一個揚聲器的聲學特性，要生成聲壓級云圖，我們遵循以下步驟：-選擇“結果控制”下的“聲壓級”選項。

-調整顏色映射范圍以顯示不同聲壓級。

-選擇“可視化”以生成聲壓級云圖。7.2.2聲功率分析聲功率是聲源發(fā)出的總聲能。SimScale的聲功率分析工具可以幫助用戶評估產品在不同條件下的噪聲排放。示例在SimScale中，我們可以通過以下步驟進行聲功率分析：-選擇“結果控制”下的“聲功率”選項。

-選擇要分析的聲源。

-選擇“計算”以生成聲功率結果。7.2.3聲強分析聲強分析用于確定聲能的流動方向和強度。SimScale的聲強分析工具可以顯示聲強矢量圖，幫助用戶理解聲能如何在空間中傳播。示例要進行聲強分析，我們遵循以下步驟：-選擇“結果控制”下的“聲強”選項。

-調整時間步或頻率范圍。

-選擇“可視化”以生成聲強矢量圖。通過這些工具，用戶可以深入分析振動和聲學模擬結果，識別潛在問題，并優(yōu)化設計以提高性能和用戶體驗。8高級技巧與最佳實踐8.1振動與聲學模擬的高級設置在進行振動與聲學模擬時，SimScale平臺提供了豐富的高級設置選項，以幫助