VA One 2024版本的关键升级

前言

自 2005 年发布以来，VA One 已广泛应用于汽车、航空航天、船舶等多个行业领域。VA One 开发团队每年都会对软件进行功能迭代与优化，目前最新版本为 VA One 2024。与以往版本尤其是 VA One 2020 及更早版本相比，VA One 2024 在操作界面、建模与求解效率，以及某些特定场景（如风噪分析）方面均有显著提升与更新。

本期内容将对比 VA One 2024 与旧版本，重点介绍新版本在各模块的建模能力与求解器性能方面的改进与优势，帮助用户更好地理解并应用这一版本的最新功能。

一. 3D Windows 更新

如图 2 所示，自 VA One 2021 起，软件的GUI 界面进行了大幅更新，整体显示更加简洁直观，显著提升了用户的操作便利性。用户可通过快捷键快速对模型进行操作，例如，按住 H 键即可快速查看所有快捷操作指令。在界面设置中，勾选 Show Shell Thickness 即可实现对子系统厚度属性的可视化显示，同时软件还新增了多种旋转和投影视角切换方式，方便用户从不同视角查看模型细节。

针对大型复杂模型，GUI 中更新了模型分组与分组管理功能，用户可以方便地进行模型分组、取消分组等操作，通过对模型数据的分组管理，可显著提升建模的效率。在子系统连接（耦合）可视化方面，最新版本中对 double wall junction、泄漏连接及隔振连接等特殊连接在显示颜色上做了区分，方便用户快速识别和检查。

在后处理显示方面，新版本的界面也更加简洁易用，支持一键将曲线结果保存为图片格式或 CSV 文件格式，方便结果的汇报和二次处理。对于变厚度声学包设计，VA One 2024 还支持变厚度分布的云图可视化，进一步增强了声学设计与分析的灵活性和直观性。

图2 VA One GUI更新

图3 模型分组更新

图4 连接显示更新

图5 后处理界面

二. 建模及求解器更新

2.1 SEA 建模

SEA（统计能量分析）是 VA One 的核心求解器之一，也是业界公认的高频空气噪声分析标杆工具。在 VA One 2023 及后续版本中，SEA 建模功能进行了多项重要更新。

首先，在节点处理功能方面，新版本支持对节点进行指定方向的移动和偏移操作。在实际项目如改款车型NVH 开发，用户可以基于现有车型的SEA 模型，通过节点移动快速生成新的整车 SEA 模型，无需完全重新建模，大幅提升了建模效率。此外，新版本还新增了节点测距功能，方便用户在调整节点时快速获取精准距离数据。

在结构子系统建模方面，用户可以更灵活地切换子系统类型。例如，将汽车前挡风玻璃的子系统类型从平板快速转换为曲面板或双曲面板，以更真实地模拟实际结构形态。对于加筋结构的建模，VA One 的属性库中新增了 General Ribbed Property 类型，支持筋向任意方向布置，并在结构与声源特性描述中引入了 波动法（Wave Method）（Ribbed Property 采用模态法），使加筋结构分析更加精确灵活。VA One 2024还提供了孔洞自动填充功能，针对系统中对计算结果影响不大的工艺孔利用该功能可快速实现孔洞的填充。

对于声腔 SEA 子系统建模，新版本提供了布尔运算功能，子声腔的合并、作差等操作更为方便，对声腔的处理也更为灵活。用户也可使用 Clipping Control、Add Sectioning Plane 等多种方式对子系统进行切割，且切割后的子系统可再次进行合并与调整，大幅提高了复杂系统建模的效率于灵活性。另外，VA One 2024 新增了基于拉伸结构子系统快速生成 SEA 声腔的功能，适用于快速搭建系统外部声场环境，进一步简化声腔建模流程，提高整体工作效率。

图6 新增SEA建模工具

在子系统连接（耦合）方面，新版VA One中增加了容差连接（Tolerant Junction）的方式，可实现对存在自由边子系统之间的连接（Auto-connect无法实现存在自由边子系统之间的连接），同时容差连接也能实现耦合面与结构子系统面积不一致情况下的连接（如当汽车顶棚子系统划分为一个子系统而车内声腔划分为多个子系统的情况）。

图7 新增容差连接功能

2.2 BEM 求解器更新

对于辐射噪声分析，VA One用户可选择使用边界元（BEM）求解器进行计算。VA One BEM 求解器包含了Standard BEM Solver 和 H-Matrix Solver。

在边界元模型中，模型的求解效率及对计算机内存的需求与模型的自由度紧密相关。分析频率越高，所需网格数越多，自由度也随之增加，求解效率通常会显著下降。为解决大型复杂 BEM 模型在高频段的计算瓶颈，ESI 自 VA One 2018 起引入了 H-Matrix 方法并持续优化升级。

H-Matrix 的基本思想是在求解边界积分方程（BIE）矩阵时，将大规模矩阵分解为一组小的子矩阵，并通过低秩近似技术对这些子矩阵进行高效求解，从而在保证计算精度的前提下，显著提升边界元模型的计算速度并降低内存占用。

在 VA One 2024中，H-Matrix BEM 求解器亦可用于内外声场的辐射噪声分析，并支持边界元与有限元的模态耦合分析。同时，该方法也支持在模型中施加阻抗等复杂声学边界条件，进一步拓展了 BEM 在多种实际应用场景下的适用性与灵活性。

图8 BEM求解器更新

2.3 Ray Tracing建模更新

声线法（Ray Tracing）是 VA One 中用于中高频段噪声分析的几何声学方法，广泛应用于室内外噪声响应分析及语音清晰度仿真，目前在轨道交通、航空航天等行业已有大量实际应用。

自 VA One 2019 版本起，声射线法新增了声衍射功能，并支持衍射边界的可视化显示，方便用户直观检查复杂场景下的声波绕射路径。同时针对模型所需的射线数量，软件内置了自动化脚本，可根据模型规模预估所需的声射线数，在保证计算精度的前提下有效提高求解效率。

此外，VA One对Ray Tracing 求解器的性能也进行了持续优化，新版本进一步降低了对计算机内存资源的占用，为大规模中高频声学仿真提供了更高的稳定性和运行效率。

图9 Ray Tracing 更新

2.4 Numerical-SEA求解器新增

在 VA One 2024 中，软件新增了全新的 Numerical SEA 求解器，旨在将传统 SEA 的适用范围从高频段扩展至中高频段噪声分析。传统 SEA 方法通过将结构系统简化为平板、曲面板等理想化子系统来描述整体行为，因此在刚度、质量等参数上与真实结构存在一定差异，因而传统SEA分析方法主要适用于对结构细节特征不敏感的高频段空气噪声激励分析。随着分析频率的增加，结构内部的弯曲波波长变短，也不适合使用有限元子系统进行该频段的响应分析。在此背景下，Numerical SEA 求解器应运而生，其核心思想是在 SEA 理论框架下，针对系统中几何和连接特征较为复杂的部分，采用有限元方法对统计能量参数进行求解，以弥补经典 SEA 方法在结构细节描述方面的局限性。该求解过程依托 ESI 的有限元分析软件 VPS 来完成。

从声波传播角度来看，Numerical SEA 将子系统响应分为直接场和混响场，分析过程中依然沿用 SEA 理论中的扩散场互惠原则描述两者的相互作用关系。其中，混响场的计算延续了传统 SEA 的理论方法，而 SEA 系统参数则依赖有限元计算结果作为输入，从而保证了建模的准确性与可靠性。

目前，Numerical SEA 特别适用于分析存在周期性结构的系统场景，在未来的版本更新中，Numerical SEA 将进一步完善，逐步覆盖更加复杂的工业噪声与振动分析需求，助力用户在中高频段实现快速准确的声学性能预测与优化。

2.5 GSP载荷更新

General Surface Pressure（GSP）是自 VA One 2016 版本起新增的一种载荷类型，已广泛应用于包括汽车风噪在内的气动噪声仿真分析中。相比传统使用湍流边界层（TBL）和扩散场声源（DAF）等理想声源模拟方式，GSP 通过结合声压场和载荷波数谱的加载方式，更加贴近实际工况下的脉动载荷激励特性，能够有效提升仿真结果的准确性与可靠性。

在 VA One 2024 中，GSP 的适用范围进一步扩展，现已支持加载于有限元结构子系统上（在旧版本中，GSP 仅支持加载在 SEA 结构子系统上），为用户在实际复杂结构上的风噪建模与分析提供了更大的灵活性与适用性。

三. 结束语

以上便是 VA One 2024在核心求解器与建模功能方面的主要更新内容。与旧版本相比，最新版本在 SEA 建模 和 BEM（边界元）求解效率上均实现了显著提升。同时，新版本还对低频结构及声学有限元求解器（FE）以及 PEM 模块进行了优化与扩展。

在后续版本中，VA One 还将针对有限元和边界元求解器推出全新的用户界面（UI），为用户带来更加高效便捷的建模与分析体验，敬请期待。

作者简介

马涛，VA One解决方案专家

毕业于重庆大学车辆工程专业，硕士研究生，研究方向为汽车NVH性能。曾就职于东风等汽车主机厂，熟悉整车NVH性能开发流程，擅长声学包及风噪性能分析等。2022年起担任VA One中国区技术专家，负责推进VA One在中国市场的应用及部署、对用户进行高级培训等工作，致力于推动虚拟样机解决方案在工程领域中的应用。