13.3 無限元方法

本節將詳細闡述如何利用無限元方法求解外聲場分析，具體包括無限元方法基本理論，無限單元介紹、無限元分析建模指南及檢查，最后以一個實例講解整個分析設置過程。

13.3.1 無限元分析基礎理論

無限元求解外聲場的基本原理如圖13-24所示。結構(陰影部分)周邊的區域(有限域)采用常規流體有限元網格進行建模和求解(詳見第12章);外聲場區域通過在有限域表面創建無限單元進行求解。

無限元方法求解外聲場的基本控制方程為

?

式中，為波數;w為圓頻率;c為聲速;“為結構邊界上的法向振動位移;p為聲壓;p為

介質密度。

?

13.3.2 無限單元及其創建方法

OptiStruct提供兩種無限單元類型:CACINF3三角形無限單元和CACINF4四邊形無限單元。本節以CACINF4為例，介紹單元節本信息。

1. CACINF4 單元基本信息與傳統2D平面單元類似，包含單元屬性和節點信息兩部分，卡片定義及說明見表13-8和表13-9。

添加圖片注釋，不超過 140 字（可選）

1. PACINF

定義無限單元的單元屬性，卡片定義及說明見表13-10 和表13-11。

?

3.無限單元的創建方法

由上一小節基礎理論可知，無限元是創建在流體域外表面用于表征無限域和有限域的界面，因此可通過 Find Face & Element Type Update 的方法創建無限單元網格。當然也不局限于此方式，用戶可以采用其他前處理方式完成，但應保證無限單元滿足如下要求。

1）單元類型為CAGINT3或者 CACINTF4、并指定單元屬性PACINF和流體域的材料屬性MATO

2）單元的法線方向一致向外，即指向外聲場。例如、圖13-25所示的球形流體域可通過如下步驟生成表面無限單元。第一步:在 Tools->Face 面板下，通過find faces 功能找到流體域的外表面。

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第二步:在 2D->clem types 面板下，將 tia3 和 quad4 的單元類型分別切換為 CACINB3和CACINF4;選擇第一步生成的 Face，單擊 update 按鈕，完成單元類型的切換，如圖 13-26 所示

圖13-26單元類型切換功能面板

第三步:在 Tools->normal面板下，選擇Face，查看其單元法向，切換并確保單元法向一致向外，如圖 13-27 所示。

圖13-27查看單元法向功能面板

第四步:定義材料屬性MATI0、單元屬性PACINF，并賦予無限單元。與其他單元的材料、屬性感予方式相同，此處不再贅述。關于PACINF 中XP、YP、ZP和 RI0 字段的定義，下一小節詳細述。

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