在建模的步骤中,需要定义文件名和分析标题,然后在PREP7预处理(PREP7 preprocessor)中定义单元类型(element types)、单元常量(element real constants)、材料属性(material properties)和模型几何尺寸(model geometry)。
对于谐波声学分析,需要考虑以下几点:
(1)单元类型在谐波声学分析中有4种单元类型:FLUID29、FLUID30、FLUID129和FLUID130。其中FLUID29和FLUID129用于二维平面模型,FLUID30和FLUID130用于三维模型。
FLUID29单元类型用于模拟流体介质和流固界面的相互作用,主要应用于声学传播和结构动力学问题。声学的二维波动方程考虑了界面上的声压力和结构运动的影响因素。FLUID29单元的几何形状、节点位置和坐标系如图11-1所示。
FLUID29单元的限制:
1)单元的面积必须是正的。
2)单元必须位于XY面内,如图11-1所示。
3)单元必须有4个节点,三角形单元可以将节点K和L重合,如图11-1所示。
FLUID29单元的假设:
1)流体是可压缩的(密度随压力的不同而变化)。
2)流体无粘度(忽略粘度引起的耗散影响)。
3)平均密度和压力是在流体中相同的。
FLUID30单元类型用于模拟流体介质和流固界面相互作用,主要应用于声学传播和结构动力学问题。声学的三维波动方程考虑了界面上的声压力和结构运动的影响因素。FLUID30单元的几何形状、节点位置和坐标系如图11-2所示。
FLUID30单元的限制:
1)单元中不能有为零的体积。
2)单元节点可以被编号,也可以用节点号表示平面。(www.xing528.com)
3)单元不能被扭曲。如果被扭曲,单元节点的顺序将被打乱。
4)所有单元上必须有8个节点,棱柱体或四面体单元可以重复节点。
图11-1 FLUID29单元的几何模型
图11-2 FLUID30单元的几何模型
FLUID129和FLUID130单元类型分别是FLUID29和FLUID30单元类型的发展,FLUID129和FLUID130单元的几何形状,节点位置和坐标系分别如图11-3和11-4所示。
图11-3 FLUID129单元的几何模型
图11-4 FLUID130单元的几何模型
(2)材料属性声波单元需要密度(DENS)和音速(SONC)作为材料属性,其中FLUID129和FLUID130只需要音速。如果在流固界面存在声音吸收,则可以用MU来设置边界条件β(吸收系数)。β的值通常可以从实验中测得。对于结构单元类型需要设置杨氏模量(EX)、密度(DENS)和泊松比(PRXY或NUXY)。
(3)单元常量当使用FLUID129和FLUID130单元类型时,有限元单元网格的边界必须是圆形(平面和轴对称)或球形(三维)的,并且有限区域内圆形或球形的半径必须设置为常数RAD,如图11-5所示。圆形或球形的中心点通常也被设为常数。
图11-5 吸收单元的应用
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