普信®声学院：ScalingCell微观到宏观材料声学与热力学仿真设计方法与软件。

当前包含声学材料的多层系统及结构的振动声学和热力学性能对于交通运载工具的舱内声学设计、电子设备降噪设计、工业与环境噪声控制和其他静音工程课题项目等至关重要。在各类吸隔声组（部）件与声学包正向开发中对材料参数进行有效采集并进行多层系统和结构的精确仿真成为有效缩短开发周期、提升研发效率的重要手段。

Matelys典型工作流程如图1所示，从单层材料到声学包组件有两种方法进行设计与验证，一种是实验方式：使用TubeCell和RokCell对材料参数进行测量和表征，再使用AlphaCell对多层系统进行仿真。另一种是采用ScalingCell对材料微观结构进行仿真得到材料宏观参数，进一步使用AlphaCell对多层系统进行仿真。这两种方法能够相互比较从而验证结果的可靠性。

图1 Matelys典型工作流程

ScalingCell是由Matelys开发的软件，用于将多孔材料的2D或3D微观形态与其振动声学特性（例如吸声系数或传输损耗）联系起来。ScalingCell包括预处理和后处理，并且可以加载使用CAD软件获得的网格，它还允许对参数进行研究。 ScalingCell可以与Alphacell结合使用，以进行全面的研究，从多孔微结构的描述到嵌入这种材料的多层系统的性能评估。最后，ScalingCell基于MPI库，可以有效地利用用户的计算工作站。

ScalingCell仿真的一般步骤如图2所示：

图2 ScalingCell仿真一般步骤

ScalingCell不仅操作简捷还有着直观的显示界面（如图3所示）。

图3 ScalingCell主界面

下面介绍以六边形图案排列的三角形实心纤维组成的材料，求解其宏观性能。首先选择几何体为2D Triangle（图4 Geometry）,其次编辑和调整几何体特征（如图5所示），从“声学”，“弹性”和/或“热”中选择要计算的属性（图4 Model）,最后求解（图4 Frequency）。

图4 设置模型与求解频率

图5 编辑几何体参数

在求解之后就是结果显示与输出。如图6所示，在Map区能够查看材料不同方向的微位移等，在Graph区可以查看材料的宏观特性（吸声系数、传递损失等）在Result区可以查看材料的声学参数。同时ScalingCell可以将研究的材料导出到AlphaCell进行多层研究，以及RokCell进行参数识别，还支持导入到Actran。

图6 结果显示

不难看出ScalingCell是一款出色且快速的仿真工具，能够从材料的微观模型预测其宏观参数，用于声学设计、热设计和阻尼处理，可以帮助用户在项目早期阶段即可满足设计要求。它适用于汽车、飞机、航空航天、船舶、重工业、建筑、家用电器、电子、工业噪声控制等领域。