VA ONE
Vibro-Acoustics Simulation Software
정확한 예측을 통해 설계에서 주행, 수중 및 실내 소음과 같은 문제에 대한 법적 사양을 충족하도록 하는 일은 대부분의 산업에서 설계 단계 초기에 수행해야 합니다. 특히 자동차 산업에서는 실내 소음이 최종 사용자의 제품 선택을 결정하는 중요한 차별화 요소입니다. 후기 단계의 테스트 절차를 통해 진동 음향 성능을 파악하는 현재 업계 관행은 제품 비용과 성능 모두에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다.
ESI VA One은 진동 음향 분석 및 설계를 위한 단일 환경입니다. 이 환경을 사용하여 엔지니어는 설계 주기 초기에 정확한 예측 소음 및 진동 설계 평가를 수행하여 제품 성능 목표를 달성할 수 있습니다. 사용자는 공격적인 설계 시간 제약 조건을 충족하여, 다분야 개발 환경의 요구 사항에 가장 적합한 엔지니어링 결정을 내릴 수 있습니다.
VA One 환경은 표준 사용자 인터페이스에서 액세스할 수 있으며, 완벽하게 결합되고 검증된 모델링 방법을 통해 전체 주파수 스펙트럼을 포괄합니다. VA One을 사용하면 사용자는 다양한 사용자 인터페이스와 환경 간의 데이터 교환을 위한 교육을 받아야 하는 별도의 솔루션을 배포하지 않고도 최적 설계 생산성을 달성할 수 있습니다.
VA One의 이점
- 설계 프로세스 초기에 정확한 소음 예측 모델을 사용하여 운영 목표(품질, 비용)와 프로젝트 이정표 달성
- 소음 예측 툴을 기존 설계 환경에 통합하여 신속한 모델 생성을 바탕으로 프로토타입 설계를 빠르게 평가
- 완벽하게 결합된 빠른 방법 모음을 이용해 시뮬레이션 시간을 최소화
- 설계를 평가하고 대응책을 빠르게 테스트하여 속성 목표 달성
- 단일 환경에서 실내 및 실외 소음에 대한 설계 목표 달성
- 비용이 많이 드는 후반 수정 제거
이 프로젝트를 통해 ESI의 VA One이 복잡한 설계의 진동 음향 성능을 정확하게 예측할 수 있으며, 따라서 설계 엔지니어가 고가의 프로토타입을 제작하기 전에 제안을 개선할 수 있음이 입증되었습니다.
Renny RantakokkoM.Sc. Noise and Vibration Specialist / Epiroc Rock Drills AB
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음향 경계 요소 모듈(BEM)에는 VA One 환경 내에서 유한 및 무한 유체의 저주파 응답을 모델링하는 데 필요한 모든 기능이 포함되어 있습니다(원한다면 대형 모델 해결을 위한 고속 다중극 경계 요소를 포함할 수도 있습니다). 음향 BEM 시뮬레이션 모듈은 RAYON 경계 요소 솔버의 발전된 형태로, 낮은 주파수에서의 유체 하중, 산란, 방사 및 소리 전달에 대한 정확한 모델을 생성할 수 있습니다.
특징:
- 대형 모델을 위한 고급 고속 다중극 경계 요소
- 간접, 직접 및 혼합 경계 요소 방법
- 내장된 메시 조대화 및 '수축 포장' 알고리즘
- 유체 및 데이터 복구 메시 자동 생성
- 호환되지 않는 구조 및 유체 메시 완벽 지원
- 전체 구조-음향 결합 및 무작위 진동 분석
- 완전한 음향 부하 라이브러리: 단극, 평면파, 확산 음장 등
- 무한 평면, 강성 평면, 압력 방출 평면, 배플
- 첨단 다중 도메인 BEM
- 완전 결합형 솔루션(VA One 내에 완전히 통합된 BEM 유체)
통계 에너지 분석 및 트림 모델링
VA One의 통계적 에너지 분석(SEA) 모듈은 중/고주파 소음 및 진동 설계를 위한 업계 표준 소프트웨어인 AutoSEA2의 개선 버전입니다. SEA 시뮬레이션 모듈은 소음과 진동이 문제가 되는 거의 모든 산업 분야에서 일상적으로 사용됩니다. 많은 기업이 소음 및 진동 설계 공정과 통계적 에너지 분석에 ESI의 소프트웨어를 표준으로 채택한 이유를 알아보십시오.
특징:
- 완전한 소재 라이브러리(등방성, 직교 이방성, 점탄성, 폼/섬유 등)
- 완전한 물리적 특성 라이브러리(유니폼, 리브, 라미네이트, 복합재 등)
- SEA 하위 시스템(빔, 플레이트, 셸, 실린더, 덕트, 음향 공간, 반무한 유체 등)과 구조 및 음향 하중에 대한 완전한 라이브러리 제공
- 가압, 유체 하중, 곡률로 인한 경화 고려
- 전파 전송 이론(및 고급 방사 효율 알고리즘)을 기반으로 점, 선 및 영역 접합부에 대한 SEA 연결 손실 계수를 자동으로 계산
- 사용하기 쉬운 3D 모델링 환경, 가시성 트리, 객체 지향 데이터베이스를 이용해 모델 생성, 모델 관리 및 결과 진단을 간소화
풍절음은 차량 성능의 필수 요소입니다. 풍절음은 실내에서 느끼는 편안함과 인지된 제품 품질에 영향을 미치며, 결과적으로 탑승객의 경험에 직접적인 영향을 미칩니다. 진동 음향 시뮬레이션의 성공적인 배포와 그에 따른 차량 음향 개선은 파워트레인, 타이어, 서스펜션 등의 소스에서 발생하는 실내 소음 감소로 이어집니다. 하지만 이렇게 되면 풍절음이 차량 실내에 미치는 영향이 상대적으로 더 커집니다. 풍절음은 탑승객이 다른 탑승자와 의사소통하거나 핸즈프리 기기 또는 휴대폰을 사용하는 데 직접적인 영향을 미치므로, 중요한 제품 선택 기준으로 간주됩니다. 풍절음은 전반적인 차량 품질에 대한 최우선 관심사로 꾸준히 선정되고 있습니다.
전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션의 속도와 효율성이 증가함에 따라, 시간 영역 압력 분포 예측에 대한 접근성이 향상되었습니다. 이제 난류 흐름을 효과적으로 시뮬레이션하고 처리하여, 실내 소음에 가장 큰 영향을 미치는 고주파수에 이르는 진동 음향 모델 여기를 제공할 수 있습니다. CFD 데이터와 진동 음향 분석을 결합하여 항공 진동 음향(AVA) 시뮬레이션을 위한 '엔드 투 엔드' 솔루션을 만들면, 가용성이 극히 낮은 고가의 풍동에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다. 설계자는 난류 압력 변동으로 인해 발생하는 실내 음향을 가상으로 모델링하여 설계 주기 초기에 설계 결정을 내릴 수 있으며, 결과적으로 많은 비용이 드는 설계 후반부 수정 작업을 줄일 수 있습니다.
ESI의 VA One Aero-Vibro-Acoustic 모듈은 다양한 형식의 CFD 압력 분포 시간 이력을 주파수 영역에서 적절한 변동 표면 압력 부하 또는 입력 전력으로 자동으로 변환합니다. 이 CFD 압력 데이터로부터 대류 및 음향이라는 두 가지 유형의 주요 지배적 여기 성분이 도출되고 차량 모델의 구조와 유체에 적용되어, 실내 소음을 예측하고 가상 설계 연구를 통해 풍절음 저감 및 최적화를 지원합니다.
특징:
- 설계 단계 초기에 유체 유인 소음을 정확하게 예측하여 많은 비용을 유발하는 프로토타입 후 수정 절감
- 사용하기 쉬운 도구와 직관적인 사용자 환경을 바탕으로 한 완벽하게 결합된 방법을 이용해 모델 구축 시간과 교육을 최소화
- 지원 인프라를 통해 더 빠른 ROI와 더 짧은 학습 곡선 제공
- 이전 컨설팅 프로젝트를 통해 입증된 고객 성공 사례
위성 및 우주 하드웨어의 음향 하중으로부터 구조적 무결성 보장
복합재 및 허니콤 패널 같은 경량 소재 사용은 쉬운 일이 아니며, 최종 제품이 고강도 응력을 받으면서도 엄격한 발사 인증 요건을 준수해야 하는 경우에는 특히 더 까다롭습니다. ESI VA One 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하면 위성 및 우주 하드웨어 설계자는 고품질 복합재를 사용하여 제품을 자신 있게 설계하고 제작하여, 발사와 비행 및 배치를 통해 우주선의 최적 성능을 충족할 수 있습니다.
특징:
- 배치 중에 발생하는 음향 여기 때문에 쉽게 손상될 수 있는 경량 구조물의 동적 응력 및 힘 검증
- 가상 음향 엔지니어링 및 DFAT® 시뮬레이션 기능을 사용하여 우주 하드웨어의 발사 중 구조적 반응을 정확하게 예측하여, 테스트를 위해 민감한 하드웨어를 원격 시설로 옮기는 일 방지
효과적인 비행기 소음 관리
항공기 실내 소음은 다양한 경로를 통해 실내로 전달되는 외부 소음원에서 발생하며 HVAC, 펌프 및 발전기 같은 기내 소음원과 결합됩니다. 이렇게 되면 모든 항공기 운항사의 최우선 순위인 승객의 편안함이 크게 훼손될 수 있습니다. 엔지니어링 시뮬레이션은 정시 인증 및 생산 목표에 지장을 주지 않으면서 음향 요구 사항을 충족하기 위한 필수 요소입니다.
엔진 소음에서 난류 경계층(TBL)과 충격 셀까지, 엔지니어는 ESI VA One을 이용해 상용 제트기의 모든 잠재적 소음원을 효과적으로 최적화할 수 있습니다. 항공기 음향에 대한 안전 표준과 브랜드 목표를 충족하면서도 무게를 최소화하고 비용이 많이 드는 후반 개입을 방지할 수 있습니다.
다음은 항공 응용 분야를 위한 당사의 전체 주파수 음향 시뮬레이션 솔루션의 이점에 관한 간단한 설명입니다.
특징:
- 다음을 통해 최적의 객실 및 조종석 음향으로 편안함을 보장:
- 고주파 노이즈 분석을 위한 계산적으로 효율적인 방법인 통계적 에너지 분석(SEA)
- BEM 같은 기존 결정론적 도구에 비해 소음 전달을 더 정확하고 빠르게 분석하는 레이 트레이싱
- PA 시스템(음성 선명도)이 안전 기대치에 부합하는지 확인
- 가상 음향 모델링을 수행하여 단열 최적화, 공기역학 및 진동 음향, 복합 모델링 및 동체 벽면 투과 손실 시뮬레이션 같은 객실 브랜드의 운전자 음향 목표를 충족
내부 및 외부 소음 예측을 위한 시스템 레벨 모델의 빠른 계산
ESI VA One Ray Tracing은 자동차, 기차, 항공기, 우주선, 선박, 건물 같은 크거나 복잡한 기하학적 형상의 내부 및 외부 소음을 빠르고 정확하게 분석합니다.
특징:
- 추가 모델링 작업 없이 VA One FE 및 SEA 모델을 재사용하여 레이 트레이싱 기하형상을 정의
- SEA 및 BEM 모델의 소음 제어 처리(NCT), BEM 복합 임피던스 및 흡수를 사용하여 트림 효과를 평가하고 최적화
- 컴팩트 음향 소스(CAS) 정의는 음향 소스 지향성을 설명
- 스넬 및 램버시안 법칙을 사용하여 매끄럽고 거친 표면 모델링 실행
- 음성 선명도 및 주행 소음 분석과 같은 고유한 용도로 사용
전체 주파수 스펙트럼에서의 정확한 음향 및 진동 응답 모델링
과거에는 공기 및 구조물 매개 전송 경로 모두가 진동 음향 성능에 기여하는 중간 주파수를 예측할 때 다음 중 하나를 선택해야 했습니다:
계산 비용이 비싸고 고주파수에서는 정확도가 떨어지는 저주파수 모델링 가정을 사용하는 결정론적 모델
저주파수에서의 구조물 매개 응용 분야에 사용하기에는 지점 간 응답 예측 능력과 정확도가 낮은 통계적 방법
하이브리드 모듈은 사용자가 중간 주파수 범위에서 결합 계산을 수행할 수 있는 최첨단 진동 음향 분석 방법으로, 이렇게 중요한 영역에서 결정론적 또는 통계적 솔루션만 사용할 때 발생하는 문제를 해결합니다.
최고의 모델링 유연성을 자랑하는 하이브리드 모듈을 사용하면 최고의 시뮬레이션 방법론을 결합하여 전체 주파수 스펙트럼에서 음향 및 진동 응답을 정확하게 모델링할 수 있습니다. ESI가 최고의 학술 기관 및 산업 컨소시엄과 함께 장기 연구 프로그램의 일환으로 개발한 하이브리드 모듈을 사용하면, 단일 분석으로 전체 주파수 범위를 포괄하는 완전 결합형 FE/BEM/SEA 모델을 만들 수 있습니다.
특징:
- 까다로운 중간 주파수 범위를 포함한 전체 주파수 스펙트럼에서 효율적인 시스템 수준 소음 및 진동 모델 생성
- 로컬 FE 하위 시스템을 추가하여 복잡한 접합부와 강성 부품을 보다 정확하게 표현함으로써 기존 SEA 모델을 중/저주파까지 확장
- FE 하위 시스템을 사용하여 모델 지배적 전송 경로를 개선하고 접합부 설계를 최적화하여, 구조물 매개 전송 및 입력 전력을 최소화하고 로컬 구조를 최적화
- SEA를 사용하여 모달 밀도가 높은 하위 시스템을 통계적으로 모델링하여 문제가 되는 물리학을 포착하는 동시에, 기존 FE/BEM 모델을 더 높은 주파수로 확장하고 계산 비용을 절감
- SEA 음향, 기공 탄성 소재(PEM), 무작위 음향 하중을 기존 FE 모델에 빠르게 추가 전체 FE 또는 FE/BEM 계산을 수행하는 데 걸리는 시간보다 훨씬 짧은 시간으로 전송 손실(TL), 방사 효율 및 확산 음향 부하 예측을 수행
디자인 목표를 충족시키기 위한 저주파 구조 및 음향 응답 처리
저주파수에서는 진동 음향 응답이 수신기 위치 세부 정보에 따라 크게 달라집니다. 유한 요소(FE) 분석은 설계자가 동적 거동을 이해하고 설계 목표를 달성하는 데 필요한 대응책을 개발할 수 있도록 상세한 구조 또는 음향 응답을 시뮬레이션하는 데 사용합니다. ESI는 음향 및 구조 FE 시뮬레이션을 모두 지원하는 솔루션을 독립형 결합 또는 비결합 솔루션으로 제공하며, 결합된 FE/BEM 모델 및 하이브리드 FE/SEA 모델과 함께 사용할 수도 있습니다.
음향 FE 모듈은 VA One 모델에 완전 결합형 FE 음향 유한 요소 공간 하위 시스템을 추가하는 데 필요한 모든 기능을 제공합니다. 이 모듈은 저주파수에서 밀폐된 음향 공간의 정확한 FE 모델을 생성하고 기공 탄성 소재(PEM) 소음 제어 처리의 저주파 성능을 최적화하는 데 이상적입니다.
구조 FE 모듈을 사용하면 다양한 외부 FE 솔버에서 기존 모델과 결과를 가져오고, 이러한 결과를 FE/BEM 계산 또는 FE/SEA 같은 기타 하이브리드 및 고급 VA 방법과 결합할 수 있습니다.
ESI는 진동 음향 소프트웨어 사용자에게 VPS NVH 제품에 사용하는 것과 동일한 확장 가능하고 강력한 내연적 FE 솔버를 제공합니다. 구조 및 음향 기능을 모두 제공하는 이 고성능 솔버는 독립형 FE로 사용하거나 다른 VA 솔루션 방법과 결합하여, FE 계산의 효율성을 극대화하고 원활하게 통합할 수 있습니다.
특징:
- 결합 또는 비결합 FE/BEM 계산이나 하이브리드 또는 정기 FE/SEA 계산에 사용하기 위해 외부 FE 모델 및 결과를 가져옴
- 저주파수에서 음향 공간 및 구조적 구성 요소의 정확한 진동 음향 FE 모델 생성
- 중/저주파에서 효과적인 감쇠 및 흡수를 극대화하기 위해 기공 탄성 소재(PEM) 소음 제어 처리의 최적 위치와 레이업을 빠르고 쉽게 파악
- 모달 기여도 분석을 신속하게 수행하고, 저주파수에서 응답을 제어하는 매개변수에 대한 인사이트를 확보