VA ONE
振动声学仿真软件
对于大多数行业，为保证产品满足诸如通过噪声、水下噪声及室内噪声等法规要求，在产品早期设计阶段，就必须进行准确的仿真预测，尤其是汽车行业，车内噪声是消费者是否选择该产品的重要因素。目前行业内依赖产品开发后期测试来确定振动-声学性能的常规做法会对产品成本和性能产生负面影响。
ESI VA ONE是集产品振动分析与设计于同一平台下的解决方案。借助VA ONE，工程师能够在早期设计阶段对产品的声振性能进行准确预测和评估，以达成产品性能目标。用户可满足严格的产品开发周期及多学科开发设计的共同要求，保证工程决策的收益最大化。
用户可以通过标准交互界面打开VA ONE，其采用经过验证的无缝建模方法，可实现全频段声振问题的分析。借助VA ONE，用户不用调动其他分析软件，无需针对不同的交互界面和数据交换进行培训即可完成最优的设计方案。
VA One的优点
-
在早期设计阶段，通过准确的噪声预测模型达成产品目标（质量、成本）。
-
将噪声预测工具整合到现有的设计环境中，通过快速建模从而实现样机设计的快速评估。
-
获得最优的无缝耦合的快速方法，使仿真计算时间最少化。
-
评估设计案并对测试对策做快速响应，以达成属性目标。
-
在单一软件环境下实现室内外噪声设计目标。
-
降低因产品设计后期变更导致的高昂成本。
该项目证明了ESI的VA One能够准确预测复杂设计的振动声学性能，使设计工程师能够在项目中高成本的样机设计阶段之前完善方案。
雷尼-兰塔科（Renny Rantakokko）理学硕士，噪声和振动专家/Epiroc Rock Drills AB
How Can Vibroacoustic Performance Simulation Transform Your Engineering Projects?
Discover the game-changing potential of advanced vibroacoustic simulation techniques with this comprehensive eBook: Silent (R)Evolution - How Vibroacoustic Performance Simulation Accelerates Innovation in Ground, Air, and Space Vehicles.
Inside, you will see how to...
- Unlock Innovation and Optimize Workflow.
- Reduce Costs and Improve Accuracy.
- Ensure Space Mission Success.
- Accelerate automotive design, testing, and development.
- Exceed Performance Expectations.
声学边界单元模块（BEM）包含了在VA One环境下对有界和无界流体的低频响应进行建模所需的所有功能（可选择包括用于解决大型模型的快速多极子边界元FMM）BEM仿真模块基于RAYON边界元求解器演化而来，使您能够创建精确的流体载荷、散射、辐射和低频声音传递的模型。
特点:
-
用于大型模型的高级快速多极子边界元方法FMM
-
间接法、直接法和混合边界元法。
-
内置网格粗化和 包络面抽取 算法。
-
自动创建流体和数据接收面网格。
-
完全支持结构和流体的不相容 incompatible（非重合网格）的网格。
-
完全的声固耦合分析和随机振动分析。
-
完整的声学载荷库：单极子、平面波、扩散场等。
-
无限平面，刚性面，压力释放平面，挡板。
-
高级多域边界元Multi-domain BEM (MBEM)
-
全耦合的解决方案（BEM模块完全集成在VA One中）
统计能量分析和内饰建模
VA One的统计能量分析（SEA）模块基于中高频噪声和振动设计行业标准软件AutoSEA2演变而来，几乎涉及振动和噪声的各个行业都有该模块的广泛使用。这也是大多数公司将ESI的软件作为统计能量分析以及声振分析标准流程中的一部分原因。
特点:
-
完整的材料库（各向同性材料、正交各向异性材料、粘弹性材料、泡沫/纤维材料等）。
-
完整的物理属性库（均质板、加筋板、层压板、复合板等）。
-
完整的SEA子系统库（梁、板、壳、圆柱形、一维声管、三维声腔、半无限流场等）以及结构及声学载荷。
-
可考虑SEA结构受压、流体载荷、曲率刚化等情况。
-
基于全波传输理论（和先进的辐射效率算法）自动计算点、线和面连接的SEA耦合损耗因子。
-
易于使用的3D建模环境、可视化结构树和面向对象的数据库简化了建模、模型管理和结果诊断分析。
风噪声是车辆性能的一个重要方面。它会影响车内舒适性和消费者对产品质量的认知，从而直接影响乘客的体验。振动声学仿真的成功应用以及车辆声学性能的提升，使得来自动力总成、轮胎和悬架等处传递到车内的噪声得以降低，但也使得风噪对车内的影响变得更明显，因为风噪声直接影响车内乘客之间或使用免提设备（电话）沟通交流，因此风噪性能是消费者选择产品的重要标准之一，也被列为车辆整体质量的首要关注点。
随着计算流体动力学(CFD) 的仿真速度和效率的不断提升，使得时域压力分布预测更容易获得。通过对湍流进行有效的模拟及处理，并将其作为高频段对内部噪声影响最大的声振模型的激励源。CFD 数模和振动声学分析相结合，作为气动声学 (AVA) 仿真的“端到端”解决方案，减少了对使用率高且高成本的风洞试验的依赖。设计师通过对湍流波动压力引起的车内声学性能进行虚拟建模仿真使其可在设计周期的早期阶段做出决策，从而降低了后期设计阶段进行高成本变更的需要。
ESI的VA One气动噪声模块一方面能自动将各类格式的CFD压力时域数据转换为频域下的波动表面压力载荷谱，同时也支持输入频域功率谱。两种主要的激励成分（对流成分和声学成分）均从CFD压力数据中提取，从而加载到整车计算模型中的结构和流体上，以预测车内噪声，并通过虚拟设计支持风噪的降低和优化。
特点:
-
由于在设计阶段越早且准确预测了湍流引起的流致噪声，降低了后期实物样件变更费用
-
易于使用的工具和直观的用户环境提供了无缝耦合方法，最大限度地减少了建模及培训时间
-
通过支持基础架构实现更快的ROI和更短的学习周期
-
实际项目验证了计算的准确性
验证声载荷下卫星和航天器件的结构完整性
在量产产品受高强度应力且必须满足严格的发射认证要求下，使用轻质材料（包括复合材料和蜂窝板）可能会具有挑战性。ESI VA One 仿真软件使卫星和航天器件设计人员能够自信地使用高质量的复合材料设计和制造其产品，以满足航天器在发射、飞行及运行过程中的最佳性能。
特点：
-
验证在运行过程中受声载荷激励下容易损坏的轻质结构的动态应力和外力
-
通过虚拟声学工程和 DFAT® 模拟功能准确预测发射过程中航天器件的结构响应，避免了将敏感部件长途运输到远距离场地进行测试的风险
有效管理飞机噪音
飞机舱内部噪声来自通过各种路径传输到内部的外部噪声源，且与 HVAC、泵体和发电机等机载装置噪声源耦合，进而可能大大降低乘客的舒适性，故而任何飞机制造商都将舱内噪声视为重中之重。在满足产品NVH性能的前提下，为保证产品认证和生产目标，工程仿真就显得尤为重要。
从发动机噪声到湍流边界层 (TBL) 和声载荷，ESI VA One 使工程师能够有效地优化商用喷气式飞机中的所有潜在噪声源。满足飞机声学的安全标准和品牌机型目标，同时完成轻量化设计及并避免后期昂贵的成本干预。
以下是我们用于航空应用的全频声学仿真解决方案的优势概览：
特点：
- 通过以下方式确保最佳的客舱和驾驶舱声学舒适性：
- 统计能量分析 (SEA) ---一种高效的高频噪声分析方法。
- 与 BEM 等传统确定性工具相比，声线法可准确快速地分析噪声传递。
-
验证机内公共广播PA系统（语音清晰度）性能符合安全设计预期。
-
进行虚拟声学建模以满足航空公司运营商对于飞机不同品牌舱室的声学目标，包括减振优化、空气动力学和振动声学、复合材料建模和机身传递损失。
用于内外噪声预测的系统级模型快速计算
ESI VA One的声线法模块可以快速准确的分析任何大型或复杂形状系统的内外部噪声，如汽车、火车、飞机、航天器、船舶或建筑物。
特点：
-
重复使用VA One的FE和SEA模型来定义声线法模型的几何体，无需额外的建模工作
-
使用噪声控制处理（NCTs）、边界元复阻抗和来自SEA和BEM模型的吸声系数以评估和优化内饰件降噪效果
-
指向型声源（CAS）的定义考虑了声源的方向性
-
对于光滑表面和粗糙表面分别使用Snell 法则和 Lambertian法则
-
用于如语音清晰度和通过噪声分析等专项分析
准确模拟整个频谱上的声学和振动响应
过去，对于空气声和结构声共同作用的中频段声振性能的预测，需要选择以下之一：
-
采用确定性假设建模的低频模型在高频段分析时，计算成本高且精度不足。
-
采用统计能量分析方法的模型在低频结构声的应用，往往在精度和对点对点响应的预测能力方面存在不足。
混合模块是一种先进的振动声学分析方法，它允许用户在中频范围内进行耦合计算，克服了在该关键频段内仅使用单一确定性方法或统计方法解决方案的缺点。
混合模块具有极高的建模灵活性，允许使用最佳计算方法来准确仿真整个频谱中的声学和振动响应。作为 ESI 与领先的学术机构和工业联盟共同开发的长期研究计划的一部分，混合模块允许用户在一次分析中创建覆盖整个频率范围的完全耦合的 FE/BEM/SEA 模型。
特点：
-
在整个频谱上建立高效的系统级噪声和振动模型，包括具有挑战性的中频域。
-
通过增加局部有限元子系统，将现有的SEA模型扩展到中低频，以更准确地表示复杂连接和刚性部件。
-
使用有限元子系统完善主要传输路径并优化连接设计以降低结构声传递和功率输入，并优化局部结构。
-
通过使用SEA对具有高模态密度的子系统进行统计建模，将现有的FE/BEM模型扩展到更高的频率，从而在降低计算成本的同时，也掌握问题的物理特性。
-
可快速将 SEA 声学子系统、多孔弹性材料 (PEM) 和随机声载荷添加到现有 FE 模型中。只需执行完整 有限元 FE或 有限元/边界元FE/BEM计算所需时间的一小部分，即可执行传递损失 (TL)、辐射效率和扩散声场载荷预测。
满足设计目标的低频结构和声学响应
在低频下，振动声学响应很大程度上取决于关注区域的位置细节特征。有限元 (FE) 分析适用于模拟详细的结构或声学响应，使设计人员能够了解动态特征并制定满足设计目标所需的对策。ESI 提供的解决方案支持声学和结构有限元仿真作为独立耦合或非耦合解决方案，以及与耦合的 FE/BEM 模型和混合 FE/SEA 模型结合使用。
声学 FE 模块为您提供了将 FE 声学有限元腔子系统耦合到VA One 模型所需的所有功能。该模块非常适合创建精确的低频封闭声腔有限元模型，以及优化用于噪声控制处理的多孔弹性材料 (PEM)的低频性能。
结构 FE 模块允许用户从许多外部 FE 求解器导入现有模型和结果，并将这些结果与 FE/BEM 计算、或者其他混合和高级 VA 方法（如 FE/SEA）相耦合。
ESI 为 Vibro-Acoustics 软件用户提供了与 VPS NVH 产品中使用的相同的可扩展且功能强大的隐式有限元求解器。无论是作为独立有限元求解器还是与其他 VA 解决方案方法相结合的方法，这种兼具结构和声学能力的高性能求解器提供了有限元计算的最大效率和无缝集成。
特点：
-
导入外部FE模型及结果，用于耦合或非耦合的有限元/边界元计算或者混合模型计算或者周期性FE/SEA计算。
-
在低频段，建立精确的声腔和结构部件声振有限元模型。
-
快速轻松地确定多孔弹性材料（PEM）噪声控制处理的最佳位置和铺设层设置，以实现中低频段最有效阻尼和吸收。
-
快速进行模态贡献分析，深入了解控制低频响应的参数。