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Actran

Oct, 2012 Actran Product Summary Ver 1.0 By CH.Jeong Presales Team

Actran Ver. 13.0 Solutions for: reducing and optimizing sound in products

Overview

Actran은 FEM/IFEM (유한/무한 요소) 방법을 이용한 음향 해석 소프트웨어로서 노트북이나

데스크탑에서 구동되는 간단한 모델에서부터 자동차 전체 모델과 같은 복잡한 대형 모델까지

적용이 가능하며 진동-소음 해석, 공력-소음 해석, 회전체-소음 해석과 같은 광범위한 음향

해석 문제를 다룰 수 있습니다.

INTRODUCTION

Actran은 2002년 Free Field Technology(이하 FFT)에서 최초의 상용화 버전이 출시되었으며

FFT는 2011년 MSC Software에 합병되었습니다. Actran은 현재 전 세계 300개 이상의

고객사에서 사용되고 있으며 풍부한 유한 요소와 무한 요소 라이브러리를 기반으로 해석

대상의 성격에 따라 다양한 접근 방법을 제공할 뿐만 아니라 뛰어난 Direct/Iterative 솔버를

내장하여 보다 강건하고 빠르며 신뢰할 수 있는 해석 결과를 도출합니다.

무한/유한요소 음향해석 접근법

솔버 특징

다중 Load case에 대한 Direct Computation

효율적인 Direct/Modal 솔버

초대형 모델에 이용 가능한 주파수 기반 병렬 계산

실무적 특징

Actran


소형 모델은 노트북이나 데스크탑에서 구동 가능

자동차 엔진 같은 대형 모델에서 3kHz 이상까지 해석 가능

비호환 메쉬들(structure mesh/acoustic mesh)간의 노드 공유가 필요 없기 때문에

모델링이 용이

Actran CONSISTS OF:

Actran은 다음과 같은 모듈로 구성되어 있습니다.

Actran VI – Vibro-Acoustic, Aero-Acoustic 등과 같은 모든 Actran 모듈에 대한

전처리/ 후처리 작업 프로그램입니다. Actran input 파일 리더 기능과 함께,

다른 프로그램에서 생성된 input 파일을 수정할 수 있습니다. Actran VI는

Actran input 파일을 생성시에 다양한 Mesh 형식을 지원합니다. (MSC Nastran

BDF, Actran DAT and NFF, I-DEAS, UNV, Patran Neutral Format, RST, CDB)

Actran Acoustics – Actran Acoustics는 Actran 제품군의 기반이 되는

프로그램입니다. 단독(Standalone)으로 구동할 수 있으며, Actran 고급 모듈인

Actran Vibro-Acoustics, Actran Aero-Acoustics, Actran TM을 추가하기 위해서

기본으로 필요한 제품입니다.

Actran Vibro-Acoustics – Actran Vibro-Acoustics는 현존하는 제품 중, 가장 완벽한

Vibro-Acoustic 해석 프로그램 입니다. FFT사의 강력한 유한 요소와 무한 요소

라이브러리를 기반으로 하여, Actran Vibro-Acoustics는 풍부한 요소와 재료, 경계

조건, 해석 방법을 제공합니다.

Actran Aero-Acoustics – Actran Aero-Acoustic은 난류로 인해 발생하는 소음을

예측하기 위한 FEM 기반의 Acoustic 해석 프로그램입니다. Actran Aero-Acoustic을

통해서 XFlow, Star-CD, StarCCM+, Powerflow, FLUENT 와 같은 상용 CFD 코드로

계산된 유동 Simulation 결과로부터 Aerodynamic noise 인자를 확인할 수 있습니다.

Actran


Actran TM – Actran TM은 회전체와 Duct가 결합된 형태의 Turbo-Machinary에서의

유동 소음을 해석하기 위한 전용 모듈입니다. 불균일한 평균 유동을 처리할 수

있으며, 압축성 완전 유체에 대한 계산 역시 가능할 뿐 아니라 상용 CFD 코드의 유동

해석 결과와 연성하여 해석 하실 수도 있습니다.

Actran DGM – Actran DGM은 항공용 엔진의 터보팬 소음과 같이 후방 유동 및

온도장이 고려되어야 되는 복잡한 Turbo-Machinery 소음 해석을 위한 고급 기능들을

포함하고 있습니다.

Actran for Nastran – 자동차 Full Body와 같이 흡차음재(Trimmed Body)가 포함된

구조물의 경우 기존의 방법들로는 다공성 재질의 특성을 반영하기 어려울 뿐만

아니라 모델 크기로 인해 계산 속도가 매우 느려 흡차음재에 대한 고려를 하기

어려웠습니다. Actran for Nastran은 흡차음재에 대한 Reduced Impedance

Approach를 통하여 보다 정확하고 효율적으로 흡차음재의 효과를 고려할 수

있습니다.

Actran VI

Actran VI의 통합 전처리 기능을 이용하여 Actran 모델을 쉽게 생성하고 수정할 수 있습니다.

또한 비일치 격자(Incompatible mesh)사이의 projection 정의, 제어점과 같은 추가적인 요소

추가, 특별한 경계조건의 시각화, 및 modal basis, 소스, 무한요소 좌표계와 같은 특화된 Actran

요소 모델 등을 매우 쉽게 표현할 수 있습니다. 반복되는 해석을 쉽게 정의 할 수 있는 템플릿

정의 기능도 가능합니다.

후처리 작업은 OP2, UNV, NFF, HDF, punch, RST 파일 등의 다양한 결과 파일 형식을

지원합니다. 컨투어 플롯(Maps), Iso-Surface, Vector, Deformation 등으로 출력 할 수 있으며,

Synchronized Viewport를 이용하여 주파수나 위상 또는 시간이 다른 결과에 대한 비교를 할 수

있습니다.

Actran


Animation 모듈을 이용하여 복소 조화 결과(Complex Harmonic)를 출력하고 동영상으로

저장할 수 있습니다. Actran VI에는 PLTViewer와 WaterfallViewer 모듈이 내장 되어 있어

다양한 하중 조건에 대한 주파수 반응 함수(Frequency Response Function)를 쉽게 표현할 수

있습니다.

Main Features

Actran 해석의 편집과 생성을 위한 모든 기능 지원

다양한 Mesh Format 지원 (BDF & OP2(MSC Nastran), UNV, NFF&DAT(Actran),

Patran Neutral Format, RST & CDB)

다양한 결과 파일 지원 (OP2 ,UNV, NFF, HDF, Punch, RST 등)

Actran 특성 형태 시각화

비호환 Mesh들간의 Projection Status 시각화

결과와 해석 비교를 위한 동기화된 뷰포트

반 자동 모델 생성을 위한 분석 해석도구

주파수 응답 특성을 쉽게 확인하고 다룰 수 있는 PLTViewer, WaterfallViewer

소음 해석 전용 Contour, Iso-Surfaces, Vector, Deformation 형태의 Plot지원

Mesh 내부의 결과를 시각화 하기 위한 다중 Cut-Plane

천이 영역, Complex Harmonic을 관찰하기 용이한 동영상 제작 기능

Actran Acoustics

Actran Acoustics는 음향 해석 인터페이스 및 환경이 최적화 되어 있어, 해석 과정을 매우

빠르고 효율적으로 진행할 수 있습니다. 또한 MSC Nastran, ANSYS, ABAQUS 등의 구조해석

프로그램과도 아주 잘 연동됩니다. Modal과 Physical 접근법으로 공간상의 음압을 쉽게 해석할

수 있으며, 벽면에서의 음압 흡수를 임피던스 경계 조건이나 다공성 재질 모델로 표현할 수

있습니다. Actran Acoustics는 덕트내의 음향 전파 해석에 뛰어난 기능을 제공하여, 흡기-배기

라인이나 빌딩, 항공기, 자동차 내의 음향 해석에 사용할 수 있습니다.

Actran


Actran Acoustics의 뛰어난 기능 중에는 Mean Flow Field(Convected Acoustic Propagation)와

온도 편차에 대한 효과 구현 등이 있으며, 음파가 좁은 덕트나 얇은 공간을 지나갈 때 매우

중요한 역할을 하는 Visco-Thermal 효과도 구현할 수 있습니다. (예, 보청기, Sonar Array Panel

등의 해석에서 중요함)

Standard Computation Process

Main Features

Standard and Convected Acoustics

음향 모드 추출

다상 흐름이나 온도 편차 등에 의한 이종 매질의 구현

Visco-Thermal 또는 흡음재 등에 의한 음향 감쇠 구현

Direct 방법이나 모드 중첩 방법에 의한 해석

무반사 조건 구현을 위한 무한 요소 라이브러리 제공

압력, 속도, Admittance 경계조건

Plane, Spherical, Cylindrical 소스와 가진 Plane Wave에 의한 덕트 가진

FEA 구조 해석 프로그램과의 연계를 통한 진동 결과 연계

CPU 시간 단축을 위한 Direct와 Iterative 솔버 제공

Actran


Available Simulations

진동 구조물에 의한 소음 방사

강체 장애물에 의한 회절 현상

덕트 내 전파

음향학적 공진 현상

Target Applications

소음 방사 : Powertrain, Engine Components(Oil Pan, Intake Manifold, Air Filter,

Valve Cover 등), Compressors, 전기 모터, 스피커 등

Muffler, 소음기 등을 포함한 흡배기 소음

Air Conditioner 및 분배 시스템의 Transfer Matrices 효과 계산

유동과 온도 구배에 의한 복수 매개체의 음의 전파

전화, 음향기기 등과 같은 오디오 장치 등

Actran Vibro-Acoustics

Actran Vibro-Acoustics에서는 구조 모델을 생성할 때 Actran에서 제공하는 다양한 재료

라이브러리를 이용할 수 있습니다. 실제로 Actran에는 음향 해석을 위한 일반적인 재료 외에

점탄성 재료, 다공성 또는 비압축성 재질, 복합재, 능동 소자 (압전 소자 포함)등의 특화된 재료

라이브러리를 제공합니다. Modal 기반의 해석 시에는 대부분의 FEA 코드로부터 Modal 결과를

불러 들일 수 있습니다. 또한, Vibro-Acoustic 모델에 대해 Acoustic, Dynamic, Kinematic 경계

조건이나 Diffuse Sound Field와 Turbulent Boundary Layer를 조합하여 보다 정확하고

현실적인 해석을 할 수 있습니다.

또한 Actran Aero-Acoustics와 Vibro-Acoustics을 조합할 수 있어서 이제는 복잡한 Aero-Vibro-

Acoustic 문제를 푸는 것이 가능해 졌습니다. 주파수 혹은 시간 영역에서 Physical 과 Modal

좌표계에서 연성 해석과 비연성 해석이 가능합니다. 더불어서 매우 효과적인 선형 방정식

계산과 병렬 계산 능력을 통해 디자인 최적화 과정에서 해석 문제의 크기에 적합한 해석을

선택할 수 있습니다.

Main Features

Actran Acoustics 제품의 모든 기능 포함

Actran


Bulk Reacting Material에 대한 Biot 이론을 기반으로 하는 Poro-Elastic 요소

라이브러리

Visco-elastic 구조 모델을 위한 완벽한 요소 라이브러리 (솔리드, 쉘, 빔)

능동소자 모델을 위한 압전 요소 라이브러리

Thin Air layer 또는 Thin Tube 모델을 위한 Visco-Thermal 요소

다층 복합재 라이브러리

Diffuse Sound Field, Turbulent Boundary Layer, Rain-On-The-Roof 가진 모델을

포함하는 고급 Random Vibro-Acoustic 기능

Physical 또는 Modal 기반의 해석 기능

Non-Congruent Mesh 지원

Direct, Iterative, 병렬 솔버 기능

Fast FRF 솔버

Stress 레벨 계산

Actran Aero-Acoustic과의 조합을 통한 Aero-Vibro-Acoustic 해석 기능


Strongly coupled vibro-acoustic analysis

Acoustic transmission

Vibration of structures in a heavy or light fluid

Multi-domain, multi-physics applications

Target Applications

Automotive

Noise related problems from power trains

Intakes/exhaust system

Passenger compartment

Trim analysis –component level

Side window or windshield submitted to a random aerodynamic excitation.

Seats, hoses, tires, audio, HVAC

Aerospace

Sound transmission through cockpit and fuselage

Noise propagation in air distribution system

TBL noise on the aircraft fuselage transmitted to the cabin

Random dynamic response of rocket payload at take-off

Satellite and/or its embarked components (antennas, solar array panels…),

rocket nozzle, rocket fairing… during launch process

Consumer goods

Actran


Telephones, headsets, loudspeakers, hearing aid devices, disk drives, washing

machines, refrigerators, cameras.

Defense

Underwater acoustics

Sonar system

Ship building

Actran Aero-Acoustics

Actran Aero-Acoustic은 난류로 인해 발생하는 소음을 예측하기 위한 모듈입니다. CFD code로

계산된 유동 Simulation 결과로부터 공력 소음 해석을 수행합니다.

Actran Aero-Acoustic Simulation은 다음의 세 단계의 절차로 진행됩니다.

1. CFD 코드를 이용해서 비정상 상태의 유동 해석을 먼저 수행합니다. 각 Time Step 마다

얻는 CFD 해(속도, 밀도, 압력장)를 코드별 특정 format이나 Ensight format으로

저장합니다.

2. Actran Aero-Acoustics는 앞서 Step 1에서 수행한 CFD결과로부터 Aero-Acoustic

Noise 인자를 계산합니다. 이때 매 시간마다 주기 영역의 결과를 옮기고 CFD로부터

Acoustic Mesh에 그 결과를 보관합니다. 이 단계에서 생성된 Aero-Acoustic 인자의

Map은 가장 영향을 많이 미치는 인자를 확인하는 데 이용할 수 있기 때문에, 그

자체로 매우 유용한 결과가 됩니다.

3. 마지막으로 Radiated Acoustic Field를 계산합니다. 이 결과는 Acoustic Pressure,

Velocity, Intensity Maps 등의 Local 혹은 Global Quantity에 대한 Frequency

Response Functions과 같은 다양한 방법으로 확인 할 수 있습니다.

이러한 단계별 진행 과정을 통해 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

1. 서로 다른 엔지니어들이나 부서 심지어 다른 기술 분야에 있는 회사들 사이에서도

업무에 따른 각 파트를 개별적으로 수행할 수 있습니다.

2. CFD Simulation의 정보를 또 다른 Acoustic Simulation에 전달할 수 있습니다.

3. 경계층과 같이 Aerodynamic의 영향이 작은 곳에서는 Acoustic Mesh를 조밀하게

생성하지 않아도 됩니다.

Standard Computation Process

Actran


절차가 용이함

CFD 와 소음 해석 과정이 분리되어 있습니다

효율적인 맵핑 (결합 기법)

음향 메쉬에 대한 기준만으로 충분하며 소음원 영역에서 개선 작업이 필요하지

않습니다.

일관된 절차

Actran은 native CFD 파일을 직접 불러올 수 있습니다.

Main Features

Actran Acoustics 제품의 모든 기능 포함

2단계 공력소음 접근법 : 음향방사에 따른 Transient CFD

Native CDF file 형태를 사용하여 주요 CDF 상용 코드들과 직접 인터페이스 가능

빠른 CPU시간을 위한 Direct, Iterative 연산

Windows 32, 64비트 및 Linux, 최근의 Unix 시스템 지원

다른 Actran 모듈과 호환으로 Aeor-Vibro-Acoustics 시뮬레이션이 가능

Actran VI에 통합


난류에 의한 소음이 발생하는 일반적인 유동 소음 해석

Fully Coupled 공력-진동 소음 해석

Actran


Target Applications

HVAC noise

Fan noise

Jet noise

Landing Gear

Sunroof buffetting

A-pillar

Other climate control problems

Windturbines (study subsets of one blade)

Exhaust systems

작성자 : 한국엠에스씨소프트웨어㈜ 정찬희 차장

연락처 : 031-710-7644

010-3491-7644

[email protected]

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