自主仿真软件PERA SIM体验-边界元声学

本

期

导

读

“ 自主仿真软件PERA SIM，新增边界元声学仿真。”

2020年末，安世亚太正式发布了其自主开发的通用仿真软件PERA SIM。时隔近一年，现在的PERA SIM软件进展如何？

虽然PERA SIM软件的发布时间较短，但它已经初步具备了比较全面的仿真功能。在PERA SIM产品定义之初，安世亚太就为其规划了结构、流体和电磁三大物理场。最近，PERA SIM又新增了声学物理场。这篇文章，我们就用PERA SIM的声学物理场来求解一个标准算例，与其他仿真软件的结果做一个对比。

一、PERA SIM软件界面

软件安装好后，桌面出现PERA SIM的图标。软件名为PERA SIM Space。

打开软件时，一闪而过的欢迎界面中可以看到流体、电磁和结构物理场的分析案例展示。

欢迎界面上，可以看到软件支持结构、流体、电磁、声学四大物理场。

左上角选择物理场，右侧选择对应的分析类型。下方是求解器、模型名称等信息。界面设计很直观，从下方按钮可以看到，除了支持新建模型、打开项目以外，PERA SIM还支持运行Python脚本。点击创建新模型，进入PERA SIM软件的主界面。还是熟悉的界面布局，但图标明显经过重新设计，下拉菜单等控件按钮也进行了优化，整体界面风格比去年发布会上展示的更清爽了一些。

（为了阅读方便，截图时缩小了窗口尺寸）

可以看到整个软件界面上功能比较完善。左侧是模型树，中间是几何窗口。菜单栏下面是一些视图相关操作按钮，图标非常直观。右侧是选择相关功能，可以单独选择点、线、面、体，支持框选和套索，还可以选择单元的节点、边、面和体单元。PERA SIM软件包括草图、零件、计算域、 格、属性、任务、边界条件、作业、结果共9个模块。每个模块独特的功能区在几何窗口左侧。界面布局和Abaqus类似，但模块的排列顺序以及许多其他细节还是有较大差异的。

界面下方是基于Python 3.8的控制台、信息窗口，还有右面两个目前暂时是空白的窗口，分别是结果文件浏览器和数据视图。界面允许自定义，不同的窗口也可以重排或是变成选项卡。

二、PERA SIM声学案例

根据安世亚太官方的声学产品介绍，PERA SIM Acoustics目前支持三维的声学边界元求解，可以实现并行计算功能。

这里我们用一个最简单的标准算例，来演示一下PERA SIM声学分析的功能和操作流程。

一个刚性球体放置于空气中。在这个模型里，中间的球是声学边界元的边界面；而周围一圈圆环是声场面。从无限远处传来强度为1Pa的入射声波，经过球体后声音发生散射。

三、建模过程

从这个案例的建模过程中，可以看到PERA SIM的基本功能。因为在不同物理场之间，建模、 格划分等模块都是通用的。首先，在零件模块可以直接创建球。

然后通过 提取面 功能，将球体转换为球面。

对于外侧的圆环场，可以在草图模块中创建圆环，生成零件。

进入计算域，建立球面和圆环场面的实例。

四、 格划分

在 格模块中，可以进行全局和局部的 格控制。 格尺寸设置中，默认使用自适应大小，将按照特征尺寸的百分比来划分 格。

局部 格控制窗口可以选择一维（边）、二维（面）和三维（体）进行局部 格控制。为了在圆环场面划分映射 格，我们选中内外两侧边，指定分为100段。

定义好的局部 格控制，会在左侧模型树中显示为 格控制对象。这个设计让用户可以很方便的查看和修改所有的 格控制参数。

格划分结束后，在界面的右上角可以切换几何与 格显示。

对于这个声学案例，中间的刚性球体单元法向必须向内。PERA SIM在声学的 格划分模块中，支持查看和修改单元法向。

五、分析设置

切换到任务窗口，我发现PERA SIM已经默认创建好了一个分析任务。这个小细节还是很不错的。可以看出PERA SIM在设计界面的时候有自己独特的思考，对于一些固定的操作流程，尽量将默认设置给用户做好。

一个验证案例，我们来求解从54到540Hz的10个频率点。在求解方法面板中，可以看到目前支持的求解器类型共有四种。这里使用默认的快速多极子方法。

边界条件方面，这是一个刚性球，受到-x方向大小为1的平面入射波。所以对球面施加法向粒子速度为零的约束。声源选择(-1,0,0)方向的声学平面波。