基于LMS Virtual.Lab的汽車排氣消聲器快速分析關鍵技術研究
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在汽車排氣消聲器設計或改進過程中，迅速的預測目標消聲器的傳聲損失(Sound Transmission Loss)，能夠為進一步的分析設計提供可靠的依據、指導，因此對提高消聲器設計水平具有重要的意義。目前常用的消聲器的聲學性能分析手段主要有一維聲傳遞矩陣法[1, 2]、三維有限元法[3, 4]、三維邊界元法[5, 6]和一維有限體積法[7, 8]等。由于一維聲傳遞矩陣法由于分析精度不佳，且數學推導較為復雜，目前應用較少。有限元和邊界元法與現有一維有限體積法分析軟件(例如Gamma Technology GT-Power，Ricardo Wave 等)相比,雖然在分析精度方面有優勢，但由于有限元或邊界元法需要三維CAD 建模、劃分有限元/邊界元網格、設置分析邊界條件、提取計算結果等繁瑣步驟，不但操作不便、而且分析時間過長，因此沒有在企業開發消聲器過程中得到大量應用。
因此開發一套具有快速參數化建模、自動網格劃分、自動設置邊界條件、自動提取計算結果等功能的自動化、高效率的基于有限元或邊界元的消聲器設計分析系統，對于提高企業、研究機構在消聲器聲學分析上的效率和正確性，具有極大的意義。
本文針對現有分析過程的不足，并結合消聲器的特點和企業實際需求，基于LMS Virtual.Lab（版本9a）的有限元分析功能，開發出自動化、高效的消聲器設計分析系統，并將該系統應用于消聲器開發和改進中，取得了較好的效果。
2. 關鍵技術研究
2.1 消聲器快速參數化建模技術
消聲器的內部結構復雜，既有由隔板分割的各個腔體，又有各種穿孔和管道。目前的方法是利用三維CAD 軟件（如UG、CATIA 等）進行建模從而建立分析對象，而隨著分析的深入，需要經常調整模型的結構和各種參數。這樣不但費時費力，且容易出現設計錯誤甚至干涉。因此需要根據消聲器模型的特點，將消聲器進行抽象，并利用3D 可視化技術實現消聲器的快速建模。
本文將消聲器抽象為腔體截面、腔體、隔板、直管、彎管、穿孔（板）、穿孔（管）、吸聲材料等部件，進一步定義這些部件的各項屬性，便可將消聲器抽象為如圖 1 所示的抽象模型。
圖1 消聲器的抽象模型
當抽象模型建立完成后，我們可以通過邏輯模型中的設計參數，自動建立有限元分析需要的流體模型，即由消聲器腔體所包圍，隔板、管道所分割的腔體。為保證空氣模型能真實反映消聲器內部管道結構，合理定義建模順序是非常有必要的，如果建模順序不合理，前面建立的結構模型容易被后建的結構替代或影響，從而使實體模型與用戶的設計目標不一致。經過總結和驗證，如圖 2 所示的建模順序(按箭頭所示方向)較為合理，能保證邏輯模型和物理模型的統一。
圖 2 消聲器流體模型建模順序
OLE Automation（簡稱Automation）是Windows 應用程序之間相互操縱的一種技術。它使用了Microsoft的COM（Component Object Model）技術，為軟件創建一個標準的接口，讓其它的應用程序通過Automation的機制，以對象的方式來調用這個軟件的功能。
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