索辰科技要在低空经济中发力

索辰通用声学分析软件

支持全频段的振动噪声计算。

支持声源到声传播的全流程分析。

自研SEA快速建模，支持批量创建子系统、自动识别空腔、自动连接等快速建模功能。

支持多物理场耦合、多算法耦合，具有接口丰富、拓展性强和交互友好等特点。

支持大型结构仿真，可求解万量级的子系统与连接规模，支持大规模并行计算。

01

算例描述

航空声学分析面临模型结构和载荷形式复杂、多物理场和多算法耦合、计算频带广泛等挑战。噪声来源涵盖低频段的发动机振动和涡流噪声，中频段的机械部件和空气动力噪声，以及高频段的高频振动和空气动力噪声，频段广泛且复杂。特别是在高频段，声波波长短，与结构的相互作用更加复杂，导致高频噪声难以预测和控制。然而，高频噪声对于飞行器的隐身性能和乘员舒适度具有显著影响。高频噪声不仅可能被敌方探测到，降低隐身性，而且可能影响乘员的听力健康和任务执行效率。因此，高频分析对于准确评估和控制飞行器的声学特性至关重要。

飞机结构形式多样，包括复合材料和加筋结构，材料种类繁多，如金属、吸声、阻尼和内饰材料等。这些因素使精确的声学分析异常困难。统计能量法（SEA）作为一种能够有效处理复杂结构和宽频带问题的高频声学分析工具，通过分析能量的统计分布和传递，提供了对系统声学性能的有效预测。因此，SEA在解决航空声学分析的难点和挑战方面具有不可替代的重要性。

本案例采用索辰通用声学分析软件，分析典型飞行器在高频下的振动噪声。

根据飞行器的结构特点，将机身、机翼、尾翼和座舱等划分为壳类子系统，并在关键位置创建加筋板。应用软件的自动创建连接功能直接创建子系统的连接。在模型关键部位施加发动机振动、空气动力激励等外部载荷，作为系统的激励。为各子系统指定密度、弹性模量和阻尼系数等材料参数，对于相同属性的子系统，可以采用软件的批量创建子系统功能进行批量赋予。此模型的细节十分丰富，规模较大，节点数约12万，壳类子系统约2万，连接数约2万。模型几何和剖面图如下所示。

在关键位置设置了5个载荷，设置频率范围16-8000Hz后运行求解。下面展示了中心频率为3150 Hz频带内的壳类子系统的振动能量云图、能量级云图、速度云图及速度级云图。

02

材料吸声减振降噪分析

软件还支持减振降噪仿真分析，支持典型吸声材料如泡沫、纤维、轻质隔板等建模与核心吸声参数：吸收系数、插入系数、等效损耗因子等计算。并且支持任意材料顺序、任意厚度吸声层的组装，可以很方便地考察不同结构、不同材料属性的吸声效果。

TMM 的核心理论如下所示:

其中  是全局传递矩阵，其内部元素  由吸声材料属性以及介质之间的界面属性决定。向量  则是材料的速度响应，具体表达式如下：

结合不同的终止条件（结构边界或流场边界），可以最终确定矩阵  的形式。进而可以获得多层吸声材料的阻抗系数。如下所示：

其中  是全局阻抗系数，  代表行列式，  和  分别是矩阵  消除第一行和第二行后的结果。

在获得全局阻抗系数之后，再结合流体侧的阻抗  ，即可得到反射系数  和吸收系数  。

在此案例中，我们创建了一层1cm厚的泡沫材料（泡沫塑料）和一层1cm厚纤维材料（轻质玻璃棉）的组合吸声层，铺赋在驾驶舱周围的壁板上，并做减振降噪分析。

首先我们考察不同材料排列顺序对吸收系数的影响（接近壁板侧为第一层）。

可以看出，吸声材料的组合顺序对吸声效果有比较明显的影响。接下来我们考察吸声材料对于结构隔声量的影响，可以看出，添加了吸声材料后的壁板能够取得较好的隔声效果。

对于驾驶员来说，最直观的感受是舱室的噪声等级。下面展示了对壁板施加吸声材料前后的驾驶舱声压级对比，可以看出，吸声材料能够显著降低驾驶舱的噪声强度。需要说明的是，此案例只是简单地设置的双层吸声材料的组合。软件支持任意材料种类、层数、厚度的声学包参数仿真与减振降噪设计，用户可以反复设计吸声结构，以达到满意的减振降噪效果。