Impervious边界条件功能应用

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Impervious边界条件功能应用
背景描述：
在Actran以前的版本中，主要通过在两个不同的声学组件之间指定一个速度（Velocity）边界条件来隐性地创造一个不透声边界条件。为了更好地实现这一目的，Actran14.0增加了一个新的边界条件——Impervious。

功能介绍：
Actran 14.0已经明确了两个声学组件之间的透声或不透声条件的处理方法。当在两个声学部件间使用不透声（Impervious）边界时，可以确保局部声压被复制并传播到无限域。而在之前的Actran版本中，这一目标只能通过在两个声学部件之间指定速度（Velocity）边界条件来近似地实现。例如，设定一个速度值为0的速度边界来模拟两个声学组件之间的刚性壁面，并在这个表面上复制声压。从这个版本开始，这一步骤只能通过在加载规定振速的表面上指定不透声边界（Impervious）来实现，在默认情况下，前述结构不再复制声压。
        作用
        模拟不匹配网格间的刚性壁面
        在加载规定振速的表面上复制声压自由度
        特点
        表面完全反射
        节点处声压不连续
        兼容性
        兼容direct frequency response, Green analysis, pellicular analysis以及modal extraction
        不兼容compressible flow analysis 及 modal frequency response

技术路线：
为了测试和介绍IMPERVIOUS边界的功能，本文分别选取IMPERVIOUS边界和VELOCITY边界来表示不透声边界，对管道模型进行了计算，并初步分析了两种方法所获得的结果的差异。
        方法
在ACTRAN VI中定义管道的入口和出口段均为模态管道，声学激励由入口段的平面波模态提供，在管道内外声学组件之间的壁面上分别指定Impervious边界和速度值为0的Velocity边界，然后使用ACTRAN Acoustics模块计算声辐射情况。
        声学模型
ACTRAN模型包含管道内部空腔空气域、外部空气域、外部无限元域、不透声边界、模态管道。

        测点定义
在模型中定义管壁外侧测点1、2，在管道出口中心25cm处设置观测点3，比较两种边界条件下管壁处获取的声压。


Actran计算结果：
本文对管道噪声进行了仿真，得出新老版本中两种不透声边界处理方法下噪声辐射情况并进行比较。
        声压云图

根据声压云图分布可以观察噪声在管道内和管道出口附近的声域的传播，通过比较可以看出，Impervious边界和传统的Velocity边界计算得到的结果大致相同。
        声压频谱

通过对比声压频谱图可以看出，利用两种不同边界条件来模拟不可透声边界所获得的结果是及其接近的。
        计算时间统计
计算模型包含7926个网格节点，39962个单元。计算共提取10Hz-2000Hz共101个频率点结果。
计算机配置为2.67GHz单核处理器，计算分配内存为2000MB。
统计对象        边界条件        总时间
时间        Impervious        5m35s
        Velocity        5m39s
价值：
Impervious边界条件能够更针对性地解决声音不可渗透表面的问题，为更准确地预测噪声辐射情况、了解噪声传播创造了有利条件。