将声学和振动分析提升至一个新的层次

声学模块特别针对将使用声学设备进行声波的生产、测量和使用的人员而设计。应用领域包括扬声器、麦克风、助听器和声纳设备，仅举几例。噪声控制可以在消声器设计、声音屏障、建筑物和室内等领域得到应用。

深入理解新增及现有的产品和设计

简洁的用户界面包含专业仿真工具，用于模拟声压波在空气、水和其他流体中的传播。专业化的热声学模拟工具使用户可以高度精确地模拟微型扬声器和麦克风类的手持设备。此外，您还可以对固体、压电材料和多孔弹性结构中的振动和弹性波进行模拟。用于声-固、声-壳和声-压电的多物理接口可以将声学仿真的预测能力提升至一个新的层次。用户可以选择几个线性方程中的任一个来模拟声学现象，室内和室外声学问题可以通过射线追踪或声扩散方法进行模拟。

通过一维、二维、二维轴对称或三维下的真实仿真，您可以更快地优化现有产品及设计新产品。仿真还可以帮助设计人员、研究人员和工程师深入了解那些难以通过实验处理的问题。能在生产之前测试设计，将为企业节省大量的时间和成本。

声-结构耦合

预定义的声学模块多物理场接口，将自动设置相关的物理场和多物理场耦合，进而实现流体和结构域的耦合。声-结构边界接口将在流-固边界的一侧计算作用于固体域的流体压力，在另一侧计算作用于流体域的结构加速度。这些多物理场耦合与声-固、声-壳和声-压电耦合等的应用相关，并可用于三维、二维和二维轴对称几何模型的频域与时域计算。当耦合声学模块与结构力学模块时，将能够使用涉及结构薄壳的耦合，您还将能够使用更多的高级结构力学模拟功能。对于声学家而言，弹性波是一个重要的应用领域。您还可以在声学模块中使用固体力学接口，从而得到一个完全结构-动力学公式，包含剪切波和压力波在固体中的所有效应。声-压电耦合多物理场接口不仅可以高度精确地模拟声-结构耦合，还支持求解和模拟压电材料中的电场。与 AC/DC 模块或 MEMS 模块耦合时，您还将可以耦合压电仿真与 SPICE 电路。这是一个相当出色的功能，例如，可以在使用集总模型描述换能器的某些电气行为的同时，使用完整的有限元来描述其他物理场。

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管道声学接口（需要管道流模块）用于柔性管道系统中声波传播的一维模拟。方程使用广义模式编译，考虑了在可能的稳态背景流场下管壁的影响。弹性波接口为完全结构-动力学公式，包含所有剪切波和压力波效应。多孔弹性波接口使用 Biot 理论来精确模拟多孔材料中的声音传播，包括通过专用的支持多孔域和流体域之间轻松耦合的多物理场边界条件，来实现固体基体变形与饱和流体压力波之间的双向耦合。

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几何声学

几何声学分支中包括射线声学以及声学扩散方程物理场接口。 两个接口中的物理场均在高频范围内可用，其中的声波长小于典型的几何特征。所在频率高于室内的施罗德频率。 两个接口均适用于模拟室内以及像音乐厅类建筑中的声场。 声学扩散方程仅限室内应用，而射线声学接口则可用于诸如海洋声学和大气声学等应用。 不同吸收模型中包含了边界处的声学属性。

射线声学接口用于计算声射线的轨迹、相场与强度。 射线声学在高频范围内可用，其中的声波长小于典型的几何特征。 该接口可用于模拟室内、音乐厅、学校、办公楼，以及许多室外环境中的声场。 射线传播所经过的介质属性可在域内连续变化（渐变介质），或者在边界处不连续。 外部边界可被指定为多种壁条件，包括镜面和漫反射组合。 阻抗和吸收可基于入射光线的频率、强度和方向。 也可以在不连续的材料中模拟传播和反射。 介质还可能被赋予一个背景声速。

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声学扩散方程 (ADE) 接口求解了声能量密度的扩散方程。 它适用于扩散声场中的高频声学研究。 扩散属性取决于房间几何、壁吸收属性，房间装修（根据平均截面和衰减使用平均体积吸收系数），以及体衰减（仅适用于存在于大体积中的粘性和热）。 本接口适合对建筑物及其他大型结构内声压级分布进行快速评估。

声学扩散方程接口用于确定不同位置处的混响。 这可以通过执行瞬态分析或特征值分析，并观察能量衰减曲线来完成。 可以通过使用模块中提供的某个频段来实现对所有声源、吸收参数、和传播损耗的输入。 通过这些输入类型和所研究波段的参数化扫描，用户可以轻松绘制出模型结果并进行分析，以表现在这些波段的结果。

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气动声学

理想情况下，计算气动声学（CAA）仿真包含求解时域中的全压缩 Navier-Stokes 方程。声压波随即将形成流体解的一个子集。由于所需的必要计算精度、计算时间和内存资源，该方法通常不适用于实际生活应用。如需求解实际工程类问题，可以选择解耦和两步法：首先求解背景平均流体流动，然后计算流动中的声学扰动。该重要的单相耦合也称为流体噪音/噪声现象。

声学模块中用于分析流体噪声的主要工具是线性 Euler 和线性 Navier-Stokes 物理场接口，而线性势流接口则提供了一个更加简单的方法。线性 Euler 接口用于计算给定背景平均流的声场相对压力、速度和密度的变化。它们将求解包括能量方程的线性 Euler 方程，并假设背景流为理想气体（或极近似于理想气体），且不存在热和粘性损耗。线性 Euler 物理场接口适用于时域、频域和特征频率分析。包含线性 Euler 方程的气动声学应用包括分析喷气式引擎的噪声传播，模拟存在非等温流动时的消声器衰减特性，以及气体流量计的研究等，这些都是气体背景流动会影响到声波在流体中的传播的情形。线性 Navier-Stokes 接口用于计算存在任何稳态等温或非等温背景平均流时声场中压力、速度和温度的变化。该接口用于可由线性 Navier-Stokes 方程所描述的气动声学仿真。方程中包含粘性损耗和传热，以及由于粘性耗散所生成的热。声场和背景流之间的耦合并不包含任何预定义的流致噪声。线性 Navier-Stokes，频域接口与结构力学相耦合时，使用气动声学-结构边界多物理场耦合，可对存在流动的结构进行详细的振动分析。

对于简单的单向耦合，频域和瞬态线性势流接口，将使用基于流体速度势的公式。此外，可压缩势流接口用于模拟无粘、无涡度（由于其无旋本质）、可压缩流体的背景平均流。最后，线性势流，边界模式接口可用于研究背景流场下的声学问题边界模式，常用于指定入口声源。

热声学

声学模块提供了最先进的热声学（也称粘热声学或热粘声学）模拟功能，这对于精确模拟小尺寸几何中的声场至关重要。靠近壁面处的粘度和热传导会变得非常重要，因为此处会产生粘热边界层，并带来显著的损耗。这使得我们需要在控制方程中显式地包含热传导效应和粘性损耗。热声学物理场接口用于求解一整组的线性可压缩流方程，即全部求解线性 Navier-Stokes 方程、连续方程和能量方程。模拟热声学需要详细的描述信息，因此所有物理场接口会同时求解声压、粒子速度矢量和声场温度变化。

在热声学接口中，控制方程为时谐形式，并在频域中求解。机械和热边界条件均可供使用。热声学域与声压域的耦合也可以使用预定义多物理场边界条件简单完成。软件提供了热声-结构边界多物理场耦合，便于求解耦合振动声学。例如，您可以模拟小型电声换能器或 MEMS 器件中的阻尼；还可以分析小尺寸薄壳和声场之间的相互作用，例如，助听器薄壳的阻尼振动，以预防发生反馈问题。

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Ultrasound

The Ultrasound interfaces are used to compute the transient propagation of acoustic waves over large distances, relative to the wavelengths. Acoustic disturbances with frequencies that are not audible for humans are classified as ultrasound. This implies that ultrasonic waves have a short wavelength. The interfaces under the Ultrasound branch are, however, are not restricted to high-frequency propagation, but can, in general, be applied to any acoustically large problem.

The Convected Wave Equation, Time Explicit interface is used to solve large transient linear acoustic problems containing many wavelengths in a stationary background flow. It is suited for time-dependent simulations with arbitrary time-dependent sources and fields. In general, the interface is suited for modeling the propagation of acoustic signals over large distances relative to the wavelength, for example, linear ultrasound problems. The interface includes absorbing layers that are used to set up effective nonreflecting like boundary conditions. The interface is based on the discontinuous Galerkin method and uses a time-explicit solver. The method is very memory lean. Application areas include ultrasound flow meters and other ultrasound sensors where time of flight is an important parameter. The applications are not restricted to ultrasound, but also include, for example, transient propagation of audio pulses in room acoustics or car cabins.