ماژول آکوستیک از مجموعه ای از رابط های فیزیک تشکیل شده است که به شما امکان می دهد انتشار صدا در مایعات و جامدات را در یک محیط کاملاً مجهز به چند فیزیک شبیه سازی کنید. رابط های فیزیک موجود شامل آکوستیک فشار ، امواج الاستیک ، برهم کنش صوتی-جامد ، آئرواکستیک (مدل های صوتی همرفت تفصیلی) ، آکوستیک ترمو ویسکوز ، سونوگرافی ، آکوستیک هندسی و آکوستیک لوله است.

برای تجزیه و تحلیل صوتی ، پوشش دامنه فرکانس از سونوگرافی به اولتراسونیک و همچنین بسیاری از فرمول بندی های معادلات اساسی ، ماژول صوتی شامل چهار روش عددی ، از جمله عناصر محدود، عناصر مرزی، گالرکین ناپیوسته، و ردیابی اشعه است.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 1: مدل کامسول از توزیع سطح فشار صدا در سیستم صدا خفه کن

شبیه سازی های صوتی با استفاده از این ماژول می تواند به راحتی مشکلات کلاسیک مانند پراکندگی ، پراش ، انتشار ، تابش و انتقال صدا را حل کند. این مشکلات مربوط به طراحی صدا خفه کن ، ساخت بلندگو ، عایق صدا برای جاذب ها و پخش کننده ها ، ارزیابی الگوهای صوتی جهت دار مانند هدایت ، مشکلات تابش صدا و موارد دیگر است. اتصالات چند فیزیکی ساختار صوتی امکان مدل سازی مشکلات مربوط به صدای منتقل شده از ساختار و مایع و تعامل آنها را فراهم می کند. به عنوان مثال ، تعامل ساختار صوتی برای طراحی صدا خفه کن دقیق ، محرک های پیزو سونوگرافی ، فن آوری سونار و تجزیه و تحلیل سر و صدا و لرزش ماشین آلات در صنعت خودرو شبیه سازی شده است.

همچنین می توان COMSOL Multiphysics با استفاده از قابلیت های مبدل های الکترو آکوستیک مانند بلندگوها ، سنسورها ، میکروفون ها و گیرنده های سمعک را تحلیل و طراحی کرد. انتشار امواج الاستیک را می توان در مواد جامد و متخلخل و همچنین در مشکلات جفت شده مدل کرد.

با حل معادلات جریان پتانسیل خطی ، معادلات خطی اویلر یا معادلات خطی ناویر-استوکس می توان مسائل آئرواکستیک را تحلیل و مدل سازی کرد. این معادلات برای مدل سازی برهم کنش یک طرفه بین یک جریان خارجی و یک میدان صوتی ، به اصطلاح آکوستیک همرفت ، استفاده می شود. این برنامه ها از تجزیه و تحلیل سر و صدای موتور جت گرفته تا شبیه سازی سنسورهای جریان صوتی ، سیستم های آستر با بایاس و/یا جریان شتاب دهنده و صدا خفه کن با جریان متغیر است.

رابط های Thermoviscous Acoustics می توانند سیستم هایی را با ابعاد هندسی کوچک که در آنها از بین رفتن لایه مرزی حرارتی و چسبناک مهم هستند ، به طور دقیق مدل سازی کنند. این مربوط به صنایع تلفن همراه و سمعک ، برای همه طراحان مبدل و برای مدل سازی خصوصیات واقعی فرامواد است.

 شاخه سونوگرافی شامل معادله موج همرفت ، رابط زمان صریح است که برای محاسبه انتشار گذرای امواج صوتی سونوگرافی خطی در فواصل زیاد (نسبت به طول موج ها) استفاده می شود. رابط تحت شاخه سونوگرافی محدود به انتشار با فرکانس بالا نیست ، اما به طور کلی می تواند برای هر مشکل آکوستیکی بزرگ اعمال شود.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 2: مدل کامسول از یک فلومتر سونوگرافی که با استفاده از رابط معادله موج Convected مدل سازی شده است. این مدل شامل تعامل با جریان پس زمینه حالت پایدار است.

آکوستیک هندسی شامل رابط های آکوستیک اشعه و معادله نفوذ صوتی است. فیزیک در حد فرکانس بالا معتبر است که طول موج صوتی بسیار کوچکتر از ویژگی های هندسی مشخص باشد. هر دو رابط برای مدل سازی آکوستیک در اتاق ها و سالن های کنسرت مناسب هستند. از رابط Ray Acoustics همچنین می توان به عنوان مثال در حالات بیرونی استفاده کرد.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 3: رابط های فیزیکی ماژول آکوستیک. برخی از رابط های فیزیک به ماژول های اضافی احتیاج دارند – هر دو رابط Acoustic-Shell Interaction و Thermoviscous Acoustic-Shell Interaction به ماژول مکانیک ساختاری احتیاج دارند رابط های Pipe Acoustics به ماژول Flow Pipe نیاز دارند.

ماژول صوتی برای مهندسان بسیار سودمند است. با استفاده از شبیه سازی های سه بعدی ، می توان محصولات موجود را بهینه کرده و محصولات جدید را با نمونه های اولیه مجازی با سرعت بیشتری طراحی کرد. شبیه سازی همچنین به طراحان ، محققان و مهندسان کمک می کند تا بینش در مورد مشکلاتی که به سختی می توان از طریق آزمایش آن را کنترل کرد کسب کنند.

همچنین ، با بهینه سازی یک طرح قبل از آزمایش واقعی و تولید آن ، شرکت ها در وقت و هزینه خود صرفه جویی می کنند.

رابط های فیزیکی موجود با این ماژول در شکل 3 نشان داده شده است و در زیر شاخه آکوستیک در Model Wizard قرار دارد. بخش بعدی رابط های فیزیک ماژول آکوستیک نمای کلی از عملکرد رابط فیزیک را ارائه می دهد.

مناطق کاربردی زیادی وجود دارد که از این رابط های فیزیک استفاده می شود – از مدل سازی امواج فشار ساده در هوا گرفته تا بررسی فعل و انفعالات پیچیده بین امواج الاستیک و امواج فشار در مواد متخلخل. برای معرفی مختصر مفاهیم اساسی و تئوری آکوستیک ، اصول مبانی آکوستیک را ببینید.

کتابخانه برنامه Acoustics Module نمونه های بسیاری از برنامه ها را شامل می شود ، از مدل سازی پوشش عایق صدا ، بلندگوها و میکروفون ها ، تا صدا خفه کن ها. این مثالها ، از جمله ، نحوه شبیه سازی تلفات صوتی را نشان می دهد. مدلهای از دست دادن از مدلهای سیال تجربی همگن برای مواد الیاف گرفته تا مواردی که شامل تلفات حرارتی و گرانروی با جزئیات با استفاده از رابط Thermoviscous Acoustics هستند ، متغیر است.

از کوپل های از پیش تعریف شده می توان برای مدل سازی تعامل بین میدان های صوتی ، ساختاری و الکتریکی در مواد پیزوالکتریک استفاده کرد (برای اطلاعات در مورد دسترسی به این پرونده ها به پنجره برنامه های کتابخانه ها مراجعه کنید). همچنین می توانید با رفتن به مثال آموزش ، مدل سازی COMSOL خود را شروع کنید:

صدا خفه کن جاذب

رابط های فیزیک ماژول صوتی

هشت شاخه اصلی وجود دارد – آکوستیک فشار ، امواج الاستیک ،اثر متقابل ساختار صوتی ، آئرواکستیک ، ترمویسکوس آکوستیک ، اولتراسوند ، آکوستیک هندسی و آکوستیک لوله – و هر یک از رابط های فیزیک به طور خلاصه در اینجا شرح داده می شوند ، و به دنبال آن راهنمای رابط فیزیک توسط ابعاد فضا و نوع مطالعه در دسترس بودن رابط فیزیک با توجه به بعد فضا و انواع مطالعه از پیش تعیین شده ذکر شده است.

آکوستیک فشار

این شاخه دارای رابط هایی است که در آن میدان صدا فشار p را توصیف میکند. رابط فیزیک با استفاده از رابط Pressure Acoustics و Frequency Domain جایی که معادله هلمولتز حل شده است ، سوالات صوتی در حوزه فرکانس را حل می کند.

سیستم های گذرا با استفاده از فشار صوتی ، رابط گذرا، جایی که معادله موج کلاسیک حل شده است ، مدل می شوند. با استفاده از ویژگی صوتی غیرخطی (وسترولت) می توان جلوه های غیرخطی را در اینجا گنجاند. رابط صوتی حالت مرزی برای مطالعه حالت های انتشار در راهنماها و مجاری موج استفاده می شود (در یک فرکانس مشخص فقط یک مجموعه متناهی از شکل موج می تواند در مسافت طولانی پخش شود). برای حل کارآمد مشکلات تشعشع و پراکندگی ، صوت فشار ، رابط عنصر مرزی  معادله هلمهولتز را با استفاده از روش عنصر مرزی حل می کند.

رابط کاربری کاملاً فیزیکی فعال است و زوج ها به طور یکپارچه با رابط های مبتنی بر عناصر محدود ، هر دو صوتی و ساختاری ساخته می شوند. رابط Pressure Acoustics، Time Explicit از یک روش صریح زمان بر اساس عناصر محدود ناپیوسته Galerkin استفاده می کند تا سوالات گذرای بزرگ را به طور موثر حل کند.

طیف گسترده ای از شرایط مرزی از جمله دیوارهای سخت صدا و شرایط استفاده از منابع در دسترس است. تابش ، تقارن ، تناوب و پورت برای مدل سازی مرزهای باز وجود دارد. شرایط امپدانس شامل مدلهایی برای قسمتهای مختلف گوش انسان ، پوست انسان ، مدلهای مدار ساده RCL و موارد دیگر است. رابط های فیزیک همچنین دارای چندین مدل سیال هستند که به روشی همگن ، رفتار انتشار صدا را در محیط های پیچیده تر تقلید می کنند. این شامل انتشار در مواد متخلخل یا الیافی ، انتشار در ساختارهای باریک مقطع ثابت (ویژگی دامنه صوتی ناحیه باریک) و مدل های مایع برای تعریف رفتار جذب فله است. منابع نقطه مونوپل ، دو قطبی و چهار قطبی را نیز می توان استفاده کرد. لایه های به اصطلاح کاملاً همسان PML))نیز برای کوتاه کردن یک دامنه محاسباتی نامحدود در هر دو حوزه زمان و فرکانس در دسترس هستند. سرانجام ، از ویژگی محاسبه میدان خارجی می توان برای تعیین فشار در هر نقطه خارج از حوزه محاسباتی استفاده کرد. نتایج اختصاصی و قابلیت های تجزیه و تحلیل برای تجسم تابش میدان خارجی (میدان نزدیک و دور) در قطب ،دوبعدی و سه بعدی وجود دارد.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 4: طرح حباب سه بعدی از الگوی تابش بلندگو در 3000 هرتز. از مدل Vented Loudspeaker Enclosure موجود در کتابخانه برنامه ها

موج های الاستیک

شاخه امواج الاستیک شامل رابط های فیزیکی منفرد برای مدل سازی انتشار در صورت امواج الاستیک خطی در جامدات و مواد متخلخل است. در صورت لزوم ، رابط ها با استفاده از اتصالات چند فیزیکی داخلی به راحتی به حوزه های سیال وصل می شوند.

رابط های فیزیک زیر این شاخه عبارتند از:

  • مکانیک جامد (امواج الاستیک);برای مدل سازی امواج الاستیک در جامدات
  • Poroelastic Waves برای مدل سازی دقیق انتشار صدا در یک ماده متخلخل. این شامل اتصال دو طرفه بین تغییر شکل ماتریس متخلخل جامد و امواج فشار در سیال اشباع است. رابط فیزیک معادلات Biot را در حوزه فرکانس حل می کند.

این شامل دو فرمول برای مکانیزم تلفات است.

Biot (تلفات چسبناک) برای مدل سازی سنگها و خاک و Biot-Allard (تلفات حرارتی و چسبناک) برای مواد جذب کننده صدا در هوا

تعامل ساختار-صوت

شاخه اثر متقابل سازه صوتی دارای رابط هایی است که در پدیده هایی اعمال می شود که فشار سیال باعث ایجاد بار در دامنه جامد می شود و شتاب ساختاری بر حوزه سیال در آن سوی مرز سیال-جامد تأثیر می گذارد. رابط های فیزیک زیر این شاخه عبارتند از:

  • رابط های چند فیزیکی کنش متقابل صوتی-جامد ، دامنه فرکانس و تعامل صوتی-جامد ، گذرا.
  • تعامل آکوستیک-پوسته ,دامنه فرکانس و تعامل آکوستیک و پوسته، رابط های چند فیزیکی گذرا
  • رابط های چند فیزیکی صوتی-پیزوالکتریک ، دامنه فرکانس و تعامل صوتی-پیزوالکتریک ، گذرا که از حل و مدل سازی میدان الکتریکی در یک ماده پیزوالکتریک پشتیبانی می کنند. اتصال پیزوالکتریک می تواند به صورت فشار شارژ یا فشار فشار باشد.
  • تعامل امواج صوتی-جامد-Poroelastic و رابط های چند فیزیکی متقابل امواج صوتی-Poroelastic
  • تعامل صوتی و جامد، رابط چند فیزیکی Time Explicit

رابط های چند فیزیکی از دو یا چند فیزیک منفرد تشکیل شده اند ، به عنوان مثال ، آکوستیک فشار ، دامنه فرکانس و مکانیک جامد همراه با یک اتصال چند فیزیکی ، در اینجا اتصال آکوستیک مرز ساختار. بسیاری از اتصالات دیگر پشتیبانی می شوند ، به عنوان مثال ، اتصال فشار صوتی آکوستیک به Membrane یا Multibody Dynamics

آیروآکوستیک

آکوستیک همرفت دقیق تعامل یک طرفه جریان سیال پس زمینه با یک میدان صوتی که مدل سازی شده را با استفاده از رابط های فیزیک موجود در زیر شاخه Aeroacousticsشبیه سازی میکند.

اتصال بین مکانیک سیالات و صوت بر اساس حل مجموعه معادلات حاکم خطی با استفاده از روش عناصر محدود تثبیت شده است.در این روش شما میتوانید تغییرات صوتی متغیرهای صوتی را در بالای جریان متوسط پس زمینه ثابت حل کنید. رابط های مختلف فیزیک وجود دارد که معادلات حاکم تحت تقریبهای مختلف فیزیکی را حل میکند.

  • نویر-استوکس خطی سازی شده,دامنه فرکانس و نویر-استوکس خطی سازی شده و رابط های گذرا برای شبیه سازی آیروآکوستیک که توسط معادلات خطی سازی شده نویر-استوکس شرح داده شده است که برای حل تغییرات اکوستیک در فشار,سرعت و دما استفاده میشوند استفاده میشوند.
  • اویلر خطی سازی شده,رابط دامنه فرکانس و اویلر خطی سازی شده و رابط گذرا اویلر خطی سازی شده را حل میکنند.آنها برای متغیرهای آکوستیکی{چگالی-سرعت و فشار(در فشار جریان متوسط با پس زمینه ثابت-با تقریب خوبی جریان گاز ایده آل-)} استفاده میشوند.
  • جریان پتانسیل خطی، دامنه فرکانس و جریان پتانسیل خطی و رابط های گذرا تعامل جریان پتانسیل پس زمینه ثابت با زمینه آکوستیک را مدل سازی میکنند.رابط های فیزیکی فقط برای مواردی که جریان چسبناک و غیرچرخشی است مناسب میباشند.جریان پس زمینه معمولا برای استفاده از رابط جریان پتانسیل قابل فشرده سازی حل میشود.
  • جریان پتانسیل خطی،رابط حالت مرزی برای مطالعه مشکلات صوتی حالت مرز در یک زمینه جریان پس زمینه استفاده میشود.از آن معمولا برای تعریف منابع در ورودی مجاری استفاده میشود.

آکوستیک THERMOVISCOUS(صوت حرارتی)

از رابط های فیزیکی زیر شاخه Thermoviscous Acoustics برای ساخت دقیق آکوستیک در هندسه هایی با ابعاد کوچک استفاده می شود.نزدیک دیوارها لایه های مرزی چسبناک و حرارتی (عمق نفوذ) وجود دارد.اینجا تلفاتviscous ناشی از برش و هدایت حرارتی به دلیل بزرگ بودن شیب ها مهم می شوند. به همین دلیل ، ضروری است که اثرات هدایت حرارتی و تلفات چسبناک صریحاً در معادلات حاکم شامل شوند. آکوستیک ترموویسکوز به عنوان مثال ، در هنگام مدل سازی پاسخ مبدل های کوچک مانند میکروفون و گیرنده ها استفاده می شود. برنامه های دیگر شامل تجزیه و تحلیل بازخورد در سمعک و در دستگاه های تلفن همراه یا مطالعه ارتعاشات میرا شده سازه های MEMS میشوند.

از آنجا که برای مدل سازی صوت حرارتی ، به شرح مفصلی نیاز است ، رابط فیزیک به طور همزمان برای فشار صوتی ذره و بردارسرعت حل میشود. ، تغییر دما صوتی در آکوستیک ترموویسکوز،رابط دامنه فرکانس،معادلات حاکم در فرمول هارمونیک زمان و در دامنه فرکانس حل شده است. رابط درفرمول بندی قسمت پراکنده داده شده است. هر دو شرایط مرزی مکانیکی و حرارتی وجود دارد. رابط در یک فرمول دامنه زمانی،آکوستیک ترموویسکوز و رابط گذرا وجود دارد. آکوستیک ترموویسکوز،رابط حالت مرزی برای محاسبه و شناسایی تکثیر و عدم تکثیر حالت ها در راهنماهای موج و کانال ها استفاده می شود. رابط،رابط تجزیه و تحلیل حالت مرز را بر روی یک مرز، ورودی یا مقطع موجبر یا مجرا در ابعاد کوچک انجام می دهد.

چندین رابط چند فیزیکی شامل صوتی حرارتی نیز وجود دارد:

  • تعامل آکوستیک ترموویسکوز-آکوستیک،رابط چند فیزیکی دامنه فرکانس که شامل آکوستیک فشار ، دامنه فرکانس و ویژگی اتصال مرزی آکوستیک –آکوستیک ترموویسکوز است. اتصال دامنه آکوستیک ترموویسکوز به دامنه آکوستیک فشار نیز با شرایط چند فیزیکی از پیش تعریف شده ساده است.
  • تعامل جامد-آکوستیک ترموویسکوز،رابط چند فیزیکی دامنه فرکانس برای حل مسایل متصل شده ویبرو-آکوستیک مناسب است. به عنوان مثال می توان از این برای مدل کردن مبدل های الکترو آکوستیک کوچک یا میرایی در دستگاه های MEMSاستفاده کرد.این شامل مکانیک جامد واتصال چند فیزیکی از پیش تعریف شده به آکوستیک Thermoviscous میباشد.

• تعامل ورق-آکوستیک ترموویسکوز،رابط چند فیزیکی دامنه فرکانس برای مدل کردن تماس های بین ورق ها و اصوات در ابعاد کوچک استفاده میشود.این میتواند بعنوان مثال برای تحلیل ارتعاشات پوسته در سمعک ها استفاده شود و از بازخورد چالش ها و مسائل جلوگیری کند

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 5: تغییر شکل دیافراگم (یا غشا) در 12 کیلوهرتز در مدل میکروفون کندانسور Axisymmetric موجود در کتابخانه برنامه

سونوگرافی:

یک رابط فیزیک در زیر شاخه اولتراسوند وجود دارد: معادله موج همرفت،رابط زمان مشخص که برای حل مشکلات صوتی خطی گذرا بزرگ حاوی طول موج های زیادی در جریان پس زمینه ثابت استفاده می شود.به طور کلی ، رابط کاربری برای مدل سازی انتشار سیگنال های صوتی در فواصل زیاد نسبت به طول موج ، به عنوان مثال ، مشکلات سونوگرافی خطی مناسب است. رابط شامل لایه های جذبی است که برای تنظیم عدم بازتاب موثر مانند شرایط مرزی استفاده می شود. رابط کاربری مبتنی بر روش Galerkin ناپیوسته است و از یک حلگر صریح زمان استفاده می کند. روش بسیار کم حافظه است. مناطق کاربرد شامل فلومترهای سونوگرافی و سایر حسگرهای سونوگرافی است که زمان پرواز پارامتر مهمی است.

آکوستیک ژئومتری

دو رابط فیزیک در زیر شاخه آکوستیک هندسی وجود دارد: رابط معادله نفوذ صوتی و رابط صوتی Ray. هر دو برای مدل سازی صوت در حد فرکانس بالا استفاده می شود که طول موج به طور قابل توجهی کوچکتر از ویژگی های هندسی مشخص باشد. از رابط فیزیک Ray Acoustics برای محاسبه مسیرها ، فاز و شدت پرتوهای صوتی استفاده می شود. از این رابط می توان برای مدل سازی مشکلات صوتی اتاق مانند سالن های کنسرت ، سالن های سخنرانی ، یا کابین های ماشین و بسیاری از محیط های بیرونی و زیر آب استفاده کرد. این رابط دارای یک مجموعه داده گیرنده اختصاصی است که برای ایجاد طرح پاسخ ضربه استفاده می شود.رابط Acoustic Diffusion Equation یک معادله نفوذ برای توزیع چگالی انرژی صوتی برای مدل سازی آکوستیک اتاق های داخلی در ساختمان ها و سالن های کنسرت را حل می کند. همچنین به عنوان عناصر محدود انرژی شناخته می شود.

آکوستیک لوله

آکوستیک لوله،گذرا و آکوستیک لوله،رابط دامنه فرکانس با افزودن ماژول جریان لوله در دسترس هستند. از این رابط های فیزیک برای مدل سازی انتشار امواج صوتی در سیستم های لوله انعطاف پذیر 1D استفاده می شود. این معادلات به روشی کلی فرموله شده اند که شامل تأثیرات انطباق دیواره لوله هستند و امکان جریان پس زمینه ثابت را فراهم می کنند. رابط های لوله را می توان با استفاده از اتصال جفت چند فیزیکی اتصال صوتی-لوله صوتی ، به حوزه های صوتی فشار اتصال داد.

راهنمای رابط فیزیک براساس بعد فضایی و نوع مطالعه

جدول زیر رابط های فیزیک موجود به طور خاص با این ماژول را نشان می دهد علاوه بر آنهایی که در مجوز اولیه COMSOL Multiphysics هستند.

آکوستیک
      آکوستیک فشار
رابط فیزیکی نماد برچسب بعد فضایی نوع مطالعه در دسترس
آکوستیک فشار

دامنه فرکانس

1

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول acpr کل دامنه فرکانس ویژه دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید؛ تجزیه و تحلیل حالت (فقط مدل های متقارن محور 2D و 1(D ؛ تجزیه و تحلیل حالت مرز (فقط مدل های متقارن محور 3D و 2D)
آکوستیک فشار

گذرا

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول actd کل دامنه فرکانس ویژه؛دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید؛ وابسته به زمان؛وابسته به زمان ، مقید؛تجزیه و تحلیل حالت (فقط مدل های متقارن محور 2D و 1D)
آکوستیک فشار

حالت مرزی

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول acbm متقارن محور دوبعدی و سه بعدی تجزیه و تحلیل حالت
آکوستیک فشار

المان مرزی

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول Pabe

(ریزه)

سه بعدی و دوبعدی دامنه فرکانس
آکوستیک فشار

زمان مشخص

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول pate متقارن محور 2D ، D 2، D3 وابسته به زمان

   امواج الاستیک
مکانیک جامدات

(امواج الاستیک)

1

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول جامدات متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی ثابت;فرکانس ویژه;فرکانس ویژه ، پیش تنیده;تجزیه و تحلیل حالت;وابسته به زمان;وابسته به زمان ، مقید;وابسته به زمان ، پیش تنیده ، مقید ؛ وابسته به زمان ، مدل با نظم کاهش یافته مقید;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید ؛ دامنه فرکانس ، پیش تنیده شده دامنه فرکانس ، پیش تنیده ، مقید ؛ دامنه فرکانس ، مدل مرتبه کاهش مقید ؛ دامنه فرکانس ، مدل مرتبه کم AWE ؛ مدل مرتبه کاهش یافته مقید
امواج پروالاستیک آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول pelw متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید
امواج الاستیک

زمان مشخص

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول elte دوبعدی و سه بعدی وابسته به زمان

   تعامل ساختار آکوستیک
تعامل جامد-صوت

دامنه فرکانس 4

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید
تعامل جامد-صوت

گذرا

4

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید؛ وابسته به زمان;وابسته به زمان ، مقید
تعامل ورق-صوت

دامنه فرکانس

2 و 4

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی و سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید
تعامل ورق-صوت

گذرا

2 و 4

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی و سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید؛ وابسته به زمان;وابسته به زمان ، مقید
تعامل پیزوالکتریک-صوت

دامنه فرکانس

4

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید
تعامل پبزوالکتریک-صوت

گذرا  

4

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید؛ وابسته به زمان;وابسته به زمان ، مقید
تعامل امواج پروالاستیک-جامدات-صوت   4 آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید
تعامل امواج پروالاستیک-صوت  4 آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید
تعامل جامدات-صوت ، زمان مشخص آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی و سه بعدی دامنه زمانی
    آیروآکوستیک
اویلر خطی

دامنه فرکانس

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول lef متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی و یک بعدی دامنه فرکانس؛ فرکانس ویژه
اویلر خطی

گذرا

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول let متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی و یک بعدی وابسته به زمان
جریان پتانسیل خطی

دامنه فرکانس

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول ae همه دامنه ها دامنه فرکانس؛ تجزیه و تحلیل حالت (فقط مدل های متقارن محور تک بعدی و دوبعدی)
جریان پتانسیل خطی

گذرا

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول aetd همه دامنه ها دامنه فرکانس؛ وابسته به زمان;تجزیه و تحلیل حالت (فقط مدل های متقارن محور تک بعدی و دوبعدی)
جریان پتانسیل خطی

حالت مرز

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول aebm متقارن محور دوبعدی و سه بعدی تجزیه و تحلیل حالت
جریان پتانسیل تراکم پذیر آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول cpf همه دامنه ها ثابت ؛وابسته به زمان
نویر-استوکس خطی

دامنه فرکانس

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول insf متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی و یک بعدی دامنه فرکانس؛ فرکانس ویژه
نویر-استوکس خطی

گذرا

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول inst متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی و یک بعدی وابسته به زمان
    آکوستیک ترموویسکوز
آکوستیک ترموویسکوز

دامنه فرکانس

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول ta همه دامنه ها فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید ؛ تجزیه و تحلیل حالت (فقط مدل های متقارن محور تک بعدی و دوبعدی)
آکوستیک ترموویسکوز

گذرا

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول tatd همه دامنه ها وابسته به زمان
آکوستیک ترموویسکوز

حالت مرز

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول tabm متقارن محور دوبعدی و سه بعدی تجزیه و تحلیل حالت
تعامل صوت حرارتی-صوت

دامنه فرکانس

4

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید ؛ تجزیه و تحلیل حالت مرز (فقط متقارن محور دوبعدی و سه بعدی) ؛ تجزیه و تحلیل حالت (فقط دوبعدی)
تعامل صوت حرارتی-جامدات

دامنه فرکانس   4

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید ؛ تجزیه و تحلیل حالت (فقط دوبعدی)
تعامل صوت حرارتی-ورق

دامنه فرکانس  2و4

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول سه بعدی فرکانس ویژه;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید

    سونوگرافی(التراسوند)
معادله موج همرفت، زمان مشخص آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول cwe متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی وابسته به زمان
  آکوستیک هندسی
Ray Acoustics آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول rac متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی ردیابی اشعه؛ وابسته به زمان
معادله انتشار صوت آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول ade سه بعدی مقدار خاص؛ ثابت وابسته؛ به زمان
   آکوستیک لوله
آکوستیک لوله

دامنه فرکانس 3

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول pafd دوبعدی و سه بعدی مقدار خاص؛دامنه فرکانس
آکوستیک لوله

گذرا  3

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول patd دوبعدی و سه بعدی وابسته به زمان
  مکانیک سازه
مکانیک جامدات

1

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول جامد متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی ثابت;فرکانس ویژه;فرکانس ویژه ، پیش تنیده;تجزیه و تحلیل حالت;وابسته به زمان;وابسته به زمان ، مقید;وابسته به زمان ، پیش تنیده ، مقید ؛ وابسته به زمان ، مدل با نظم کاهش یافته مقید;دامنه فرکانس؛ دامنه فرکانس ، مقید ؛ دامنه فرکانس ، پیش تنیده;دامنه فرکانس ، پیش تنیده ، مقید ؛ دامنه فرکانس ، مدل منظم کاهش یافته مقید ؛ دامنه فرکانس ، مدل منظم کاهش یافته AWE
پیزوالکتریکی

4

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی ثابت;فرکانس ویژه;فرکانس ویژه ، پیش تنیده;وابسته به زمان زمان;وابسته ، مقید;وابسته به زمان، پیش تنیده ،مقید;دامنه فرکانس؛دامنه فرکانس ، مقید ؛دامنه فرکانس،پیش تنیده;فرکانس دامنه ، پیش تنیده ، مقید;تجزیه و تحلیل سیگنال کوچک ،دامنه فرکانس
مغناطیسی

4 و 5

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول متقارن محور دوبعدی،دوبعدی و سه بعدی ثابت;فرکانس ویژه;وابسته به زمان;دامنه فرکانس؛ تجزیه و تحلیل سیگنال کوچک ،دامنه فرکانس؛فرکانس ویژه ، پیش تنیده;دامنه فرکانس،پیش تنیده

1.این رابط فیزیک همراه با بسته اصلی COMSOL است اما قابلیت اضافه شده ای برای این ماژول دارد.

2.هم به ماژول مکانیک های سازه ای و هم به ماژول صوتی نیاز دارد.

3.هم به ماژول جریان لوله و هم به ماژول صوتی نیاز دارد.

4.این رابط فیزیک یک اتصال چند فیزیکی از پیش تعریف شده است که به طور خودکار تمام موارد رابط فیزیک و ویژگی های اتصال مورد نیاز را اضافه میکند.

5.نیاز به اضافه شدن ماژول AC / DC دارد.

پنجره برنامه های کاربردی

برای بازکردن مدل کتابخانه ای ابزار ماژول آکوستیک یا آموزش،در منو فایل برروی کتابخانه برنامه ها کلید کنید.در پنجره کتابخانه برنامه که باز شده،پوشه ماژول آکوستیک را بسط دهید و ، مطالب را مرور یا جستجو کنید.

برای خواندن اطلاعات پس زمینه از جمله دستورالعمل های گام به گام برای ساختن آن ، روی Open Application کلیک کنید تا آن را در COMSOL Multiphysics باز کنید یا روی Open PDF Document کلیک کنید.

پرونده های MPH موجود در کتابخانه برنامه COMSOL می توانند سه قالب داشته باشند – فایل های MPH حل شده ، کم حجم یا پیش نمایش.

  • پرونده های MPH حل شده ، شامل همه مش ها و راه حل ها میباشند. در پنجره Application Libraries این موارد با نماد ظاهر می شوند. اگر اندازه پرونده MPH بیش از 25 مگابایت باشد ، هنگامی که مکان نما را در گره مدل در درخت Application Libraries قرار می دهید ، نکته ای با متن “پرونده بزرگ” و اندازه پرونده ظاهر می شود.
  • پرونده های MPH با تمام تنظیمات مدل اما بدون شبکه ساخته شده و داده های راه حل برای صرفه جویی در فضا (چند پرونده MPH به دلایل دیگر هیچ راه حلی ندارند)فشرده سازی شده اند. برای مطالعه تنظیمات و مش و حل مجدد برنامه ها می توانید این موارد را باز کنید. همچنین می توانید نسخه های کامل – با مش و راه حل – و اکثر این موارد را هنگام بروزرسانی کتابخانه برنامه خودبارگیری کنید. این موارد در پنجره Application Libraries همراه با نمادآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول و برای برنامه های قابل اجرا ، این نماد (آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول ) ظاهر می شوند. اگر نشانگر را در یک فایل فشرده در پنجره Application Libraries قرار دهید ، پیام No Solutions ذخیره شده ظاهر می شود. اگر یک فایل MPH کامل برای بارگیری در دسترس باشد ، منوی زمینه گره مربوطه شامل گزینه Download File with Solutions است.
  • پیش نمایش فایل هایMPH فایل های MPH مدل واقعی نیستند. آنها فقط حاوی اطلاعات لازم برای ارائه مدلی در پنجره Application Libraries هستند. برای دریافت مدل واقعی ، بارگیری پرونده با راه حل (آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول ) یا بارگیری پرونده بدون راه حل (آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول ) را از فهرست زمینه node انتخاب کنید.

برای بررسی همه به روزرسانی های موجود در کتابخانه های برنامه ، از بالای پنجره برنامه کتابخانه ها ، از منوی File> Help(کاربران ویندوز) یا از فهرستHelpکاربران( Mac و(Linux Update COMSOL Application Libraryآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول را انتخاب کنید.

برای یافتن نمونه های بیشتر ، موجود در صفحه اصلی COMSOL ، روی دکمه Application Galley (آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول ) کلیک کنید. این گالری شامل همه مدل های کتابخانه و موارد دیگر است. این مکان عالی برای یافتن منابع در موضوعات مختلف صوتی است.

با مثال: صدا خفه کن جذبی شروع کنید. آخرین بخش ، اضافی نمونه هایی از کتابخانه های کاربردی ، مروری کوتاه بر برخی از موارد ارائه شده دارد.سایر مدلها نیز در کتابخانه های کاربرد ماژول آکوستیک موجود است.

مبانی آکوستیک

آکوستیک فیزیک صدا است. صدا احساسی است که توسط گوش تشخیص داده می شود ،تغییرات سریع بسیار ناچیزی در فشار صوتی p و بالا و پایین یک استاتیکمقدار p0. این مقدار استاتیک فشار اتمسفر است (حدود 100000 پاسکال).دامنه تغییرات فشار کمی که توسط انسان قابل تشخیص استگوش از تقریباًPa 2.10-5 در آستانه شنوایی تا 20 Pa برای موتور جت متفاوت استسر و صدا. دامنه در سطح گفتار طبیعی حدود 0.02 Pa است دامنه های توصیف شده در اینجا اغلب در مقیاس دسی بل لگاریتمی ، نسبت به مقدار آستانه شنوایی 5-2.10 Pa ، در واحد های dB SPL داده می شوند.

تغییرات فشار صوتی معمولاً به صورت امواج فشاری منتشر شده در مکان و زمان توصیف می شود. تاج های موج حداکثر فشار هستند در حالی که دهانه ها حداقل فشار را نشان می دهند.

به عبارت کلی تر ، صدا هنگام ایجاد اختلال در مایعات توسط یک منبع ایجاد می شود. به عنوان مثال ، یک شی vib ارتعاشی مانند مخروط بلندگو در سیستم صوتی وجود دارد. می توان حرکت مخروطی بلندگو باس را هنگام تولید صدا با فرکانس بسیار پایین مشاهده کرد. هنگامی که مخروط به جلو حرکت می کند ، هوای مقابل را فشرده می کند و باعث افزایش فشار هوا می شود. سپس از موقعیت استراحت خود به عقب حرکت کرده و باعث کاهش فشار هوا می شود. این فرآیند با تابش موجی از فشار زیاد و کم متناوب با سرعت صدا ادامه می یابد.

فرکانس f (واحد SI: هرتز = 1 در ثانیه) تعداد ارتعاشات (قله های فشار) درک شده در ثانیه و طول موج λ (واحد SI: متر) فاصله دو قله از این قبیل است. سرعت صدای c (واحد SI: m / s) به عنوان حاصلضرب فرکانس و طول موج ، c = λf داده می شود. معمولاً تعریف فرکانس زاویه ای ω (واحد SI: rad / s) موج که ω = 2πf است ، مناسب است و فرکانس را به یک تغییر فاز کامل 360 درجه مربوط می کند. تعداد موج k (واحد SI: rad / m) به صورت k = 2π / λ تعریف می شود. تعداد موج ، که تعداد امواج در یک فاصله خاص است ، نیز معمولاً به عنوان بردار k تعریف می شود ، بدین ترتیب که حاوی اطلاعاتی در مورد جهت انتشار موج نیز با | k | = k است. به طور کلی ، رابطه بین فرکانس زاویه ای ω و تعداد موج k را رابطه پراکندگی می نامند. برای مایعات ساده ω / k = c است.

معادلات حاکم

معادلاتی که انتشار صدا در مایعات را توصیف می کنند از معادلات حاکم بر جریان سیال حاصل می شوند. یعنی حفظ جرم که با معادله تداوم توصیف می شود. حفظ حرکت ، که غالباً به آن معادلات ناویر-استوکس گفته می شود؛ یک معادله صرفه جویی در انرژی ؛ معادلات سازنده مدل ؛ و یک معادله حالت برای توصیف رابطه بین متغیرهای ترمودینامیکی است. در حالت کلاسیک آکوستیک فشار ، که بیشتر پدیده های صوتی را به طور دقیق توصیف می کند ، جریان بدون افت و آدیاباتیک فرض می شود ، اثرات چسبناک نادیده گرفته می شوند ، و از یک معادله حالت ایزنتروپیک خطی استفاده می شود.

تحت این فرضیات ، میدان صوتی توسط یک متغیر ، فشار p (واحد SI: Pa) توصیف می شود و توسط معادله موج اداره می شود  

Equation

جایی که t زمان است (واحد SI: s) ، ρ0 چگالی سیال است (واحد SI: کیلوگرم در متر مکعب) و c سرعت (آدیاباتیک) صدا است (واحد SI: متر بر ثانیه)

مشکلات صوتی اغلب شامل امواج هارمونیک ساده مانند امواج سینوسی است. به طور کلی ، هر سیگنال ممکن است از طریق سری فوریه به اجزای هارمونیک گسترش یابد. معادله موج را می توان در یک فرکانس برای هر بار در دامنه فرکانس حل کرد. یک حل هارمونیک شکل دارد

Equation

که در آن اجزای(p (x مکانی و زمانی ( sin(ωtتقسیم می شوند. فشار ممکن است به روش کلی تری با استفاده از متغیرهای پیچیده نوشته شود

      (1)Equation

که در آن مقدار واقعی (لحظه ای) فشار فیزیکی فشار واقعی قسمت معادله 1 است. با استفاده از این فرض برای میدان فشار ، معادله موج وابسته به زمان به معادله معروف هلمهولتز کاهش می یابد

(2)Equation

در مورد همگن ، یک راه حل ساده برای معادله هلمولتز (معادله 2) موج صفحه است

جایی که P0 دامنه موج است ، و در جهت k با فرکانس زاویه ای ω و تعداد موج k = | k |.

در بیشتر شرایط عملی ، یک راه حل دقیق تحلیلی برای معادله 2 وجود ندارد. حل معادله به یک روش عددی با استفاده از شبیه سازی نیاز دارد.

روشهای عددی

همانطور که گفته شد ، حل معادلات حاکم برای مشکلات صوتی به صورت تحلیلی – مانند مثال معادله هلمولتز (معادله 2) – فقط در چند موقعیت ساده امکان پذیر است. برای حل مشکلات صنعتی در زندگی واقعی ، که به خوبی می تواند مشکلات چند فیزیکی شامل چندین فیزیک جفت شده باشد ، روش های عددی لازم است. این وظیفه COMSOL Multiphysics است. در ماژول صوتی ، بیشتر رابط های فیزیک بر اساس روش اجزای محدود (FEM) ساخته شده اند. به منظور گسترش دامنه مدلهای قابل حل ، ماژول صوتی همچنین شامل صوتی فشار ، رابط عناصر مرزی بر اساس BEM ، دو رابط مبتنی بر روش ناپیوسته Galerkin (dG-FEM) و آکوستیک ری است که از اشعه استفاده می کند. روش ردیابی. حل یک مدل با استفاده از FEM به یک مش محاسباتی احتیاج دارد. راه حل در هر عنصر مش (عناصر محدود) با یک تابع شکل (یک پایه محلی یا عملکرد درون یابی) تقریبی است. تنظیم این سیستم از عناصر مش و توابع شکل محلی منجر به یک مشکل ماتریس بردار گسسته می شود که باید حل شود. پس از حل مسئله ماتریس با یک روش مناسب ، می توان راه حل مسئله اصلی را بازسازی کرد. هنگام حل عددی مسائل موج ، باید از مقیاس های زمانی و طولی مربوط به مسئله آگاه بود ، همانطور که در زیر بحث خواهد شد.

مقیاس های طول و زمان

هنگام حل مسائل صوتی ، مهم است که در مورد مقیاسهای مختلف اساسی و زمانی که در سیستم وجود دارد فکر کنید. برخی از مقیاسها توسط فیزیک مسئله تنظیم می شوند ، در حالی که برخی دیگر با روش حل عددی تنظیم می شوند. اندازه نسبی این مقیاس ها ممکن است بر دقت راه حل بلکه در انتخاب رابط فیزیک مورد استفاده برای مدل سازی مسئله تأثیر بگذارند.

هنگام کار با آکوستیک در حوزه فرکانس ، یعنی حل معادله هلمولتز ، فقط یک مقیاس زمانی T وجود دارد (دوره) و توسط فرکانس ، T = 1 / f تنظیم می شود. چندین مقیاس طول وجود دارد: طول موج λ = c / f ، کوچکترین بعد هندسی Lmin ، اندازه مش h و ضخامت لایه مرز صوتی δ (مورد آخر در مدلهای همراه با اتلاف مورد بحث قرار گرفته است). برای دستیابی به یک راه حل دقیق ، مش باید به اندازه کافی خوب باشد تا هم ویژگی های هندسی و هم طول موج را برطرف کند. به عنوان یک قانون کلی ، حداکثر اندازه مش باید کمتر یا برابر با λ / N باشد ، جایی که N یک عدد بین 5 تا 10 است و به گسسته سازی فضایی بستگی دارد.

توجه داشته باشید که وقتی طول موج از مقیاس طول مشخصه در مدل کوچکتر شد ، می توان از دو رابط موجود در آکوستیک هندسی استفاده کرد. معادلات حل شده در اینجا به همان محدودیتهای مش نیاز ندارند و می توان آنها را برای مدل سازی سیستمهای بسیار بزرگتر (اندازه گیری شده در طول موج) در مقایسه با حل مثلا معادله هلمولتز استفاده کرد.

برای مشکلات صوتی گذرا نیز همین ملاحظات اعمال می شود. با این حال ، چندین مقیاس زمانی جدید نیز معرفی شده است. یکی با توجه به محتوای فرکانس سیگنال و با حداکثر وضوح مطلوب فرکانس داده می شود: T = 1 / fmax. دیگری با اندازه گام زمان “Δt” استفاده شده توسط حل عددی. یک شرط به اصطلاح تعداد CFL رابطه بین اندازه گام زمان و حداقل اندازه مش hmin را تعیین می کند:

                                                             Equation    4

که در آن c سرعت صدا در سیستم است. برای تمام رابط های گذرا موجود با ماژول صوتی ، حل کننده به طور خودکار تنظیم می شود تا با CFL معیار مطابقت داشته باشد. کاربر فقط لازم است حداکثر فرکانس fmax را برای مدل حل کند.

برای اجرای دقیق شبیه سازی های صوتی ، مهم است که در مورد این مقیاس های فیزیکی و عددی و تأثیر آنها بر همگرایی و درستی محلول عددی فکر کنید. یک روش عملی خوب ، آزمایش مقاومت یک راه حل در مقایسه با تغییرات در مش در همه موارد و گام زمان عددی در مسایل گذرا است. اگر بعضی مقادیر در حل، در محدوده دقت داده شده ، هنگام تصفیه مش تغییر کند ، مش احتمالاً به اندازه کافی خوب نبود.

شرایط مرزی

شرایط مرزی ماهیت مرزهای حوزه محاسباتی را تعریف می کند. برخی موانع فیزیکی واقعی را تعریف می کنند ، مانند یک دیوار سخت صوتی یا یک رابط متحرک. موارد دیگر ، به نام شرایط مرزی مصنوعی ، برای کوتاه کردن دامنه استفاده می شود. به عنوان مثال ، از شرایط مرزی مصنوعی برای شبیه سازی یک مرز باز استفاده می شود که هیچ صدایی منعکس نمی شود. همچنین ممکن است از یک مرز واکنش مانند صفحه سوراخ شده تقلید کند.

امواج الاستیک

انتشار صدا در جامدات از طریق نوسانات الاستیک با دامنه کوچک شکل و ساختار جامد اتفاق می افتد. این امواج الاستیک به صورت امواج صوتی معمولی به مایعات اطراف منتقل می شوند. از طریق برهمکنش ساختار صوتی ، فشار سیال باعث ایجاد بار سیال در حوزه جامد می شود و شتاب ساختاری بر حوزه سیال به عنوان یک شتاب طبیعی در مرز سیال-جامد تأثیر می گذارد.

ماژول صوتی دارای رابط Poroelastic Waves برای مدل سازی امواج Poroelastic است که در مواد متخلخل منتشر می شوند. این امواج از اثر متقابل پیچیده بین تغییرات فشار صوتی در مایع اشباع و تغییر شکل الاستیک ماتریس متخلخل جامد حاصل می شود.

مدل هایی همراه با اتلاف برای مدل سازی دقیق آکوستیک در هندسه هایی با ابعاد کوچک ، ضروری است که اثرات هدایت حرارتی و تلفات ویسکوز را به طور صریح در معادلات حاکم بگنجانید. نزدیک دیواره ها ، گرانروی و هدایت حرارتی مهم می شوند زیرا میدان صوتی لایه های مرزی گرانروی و حرارتی ایجاد می کند که در آن تلفات قابل توجه است. برای مدل سازی این پدیده ها شرح مفصلی لازم است. رابط اختصاصی ترمویسکوس آکوستیک ، دامنه فرکانس ، معادلات کامل خطی ، ناپیوسته و پیوسته و انرژی را بصورت همزمان حل می کند. رابط فیزیک برای فشار صوتی p ، بردار سرعت ذرات u و تغییرات دما صوتی حل می شود. این تغییرات صوتی بالای مقادیر میانی پس زمینه هستند.

مقیاس طولی که توصیف صوتی حرارتی از آن ضروری است با ضخامت لایه های مرزی چسبناکv  و  حرارتی thداده می شود

                        Equation

جایی که μ ویسکوزیته دینامیکی است ، k ضریب هدایت حرارتی است و Cp ظرفیت گرمایی ویژه در فشار ثابت است. این دو مقیاس طول یک لایه مرزی صوتی را تعریف می کنند که باید توسط مش محاسباتی حل شود.

روش دیگر برای معرفی تلفات در معادلات حاکم ، استفاده از مدل های سیال معادل موجود در رابط های صوتی فشار است. به روشی همگن ، این خاصیت میرایی را به مایعات فله وارد می کند که سازوکارهای مختلف از دست دادن را تقلید می کند. این در تضاد با رابط های صوتی حرارتی است که به صراحت در جایی که اتفاق می افتد ، یعنی در لایه مرزی صوتی نزدیک دیواره ها ، تلفات را مدل می کند. مدل های سیال شامل تلفات ناشی از توده هدایت گرمایی و ویسکوزیته (در ویژگی اصلی دامنه آکوستیک فشار) ، مدل هایی برای شبیه سازی میرایی در برخی مواد متخلخل خاص (در ویژگی حوزه Poroacoustics) و مدل هایی برای تقلید از تلفات جذب مرزی در مجاری باریک طولانی (ویژگی دامنه صوتی ناحیه باریک) است. در صورت لزوم ، مدلهای سیال معادل از نظر محاسباتی بسیار سنگین تر از حل کردن یک مدل کاملاً متخلخل از نظر پلاستیکی هستند.

آکوستیک هندسی

در فرکانس های بالا که طول موج بسیار کمتر از مشخصات هندسی مشخص است ، حل مسائل صوتی با استفاده از صوت فشار غیر عملی است. در اینجا ، روش های دیگری مانند مثال ، روش های اشعه یا تشابهات انتشار انرژی استفاده می شود. این روش ها به عنوان روش های آکوستیک هندسی شناخته می شوند و برای مدل سازی آکوستیک اتاق ، آکوستیک سالن کنسرت و انتشار در فضای باز در فواصل زیاد استفاده می شوند. شاخه آکوستیک هندسی شامل رابط های آکوستیک اشعه و معادله نفوذ صوتی است.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 6: سطح فشار صدا و شار انرژی درون یک خانه دو طبقه با استفاده از رابط فیزیک معادله Acoustic Diffusion معادل سازی شده است. شکل گرفته شده از مدل آکوستیک خانه یک خانواده در گالری برنامه در comsol.com موجود است.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 7: مدل ردیابی ری یک سالن کنسرت کوچک شامل محل اشعه در 02/0 ثانیه ، توزیع SPL در مکان های صندلی و طرح شماتیک پاسخ ضربه (درون). شکل گرفته شده از مدل کوچک آکوستیک سالن کنسرت موجود در گالری برنامه در comsol.com.

مثال: صدا خفه کن جاذب

این مثال انتشار موج فشار را در صدا خفه کن برای یک موتور احتراق داخلی توصیف می کند. رویکرد مورد استفاده در اینجا به طور کلی برای تجزیه و تحلیل میرایی امواج فشار انتشار و همچنین تعیین خصوصیات انتقال یک سیستم داده شده قابل اجرا است. این مدل از شرایط مرز پورت برای مدل سازی ورودی و خروجی صدا خفه کن استفاده می کند. این مدل نحوه تجزیه و تحلیل میرایی استقرایی و مقاومتی در صوت فشار را نشان می دهد. خروجی اصلی ، افت انتقال برای محدوده فرکانس 50 هرتز – 1500 هرتز است. هم به صورت منحنی پیوسته نشان داده می شود و هم در باند های 1/3 اکتاو داده می شود.

مدل صدا خفه کن ، که به صورت شماتیک در شکل زیر نشان داده شده است ، شامل یک محفظه تشدید کننده 24 لیتری است که در هر انتهای آن بخشی از لوله اگزوز در مرکز قرار دارد. ابتدا مدل با فرض خالی بودن محفظه تنظیم می شود. ثانیا ، با 15 میلی متر پشم شیشه جذب کننده پوشانده شده است.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 8: هندسه صدا خفه کن خط دار ؛ آستر لایه خارجی در حجم صدا خفه کن اصلی است. دود اگزوز از طریق لوله سمت چپ وارد شده و از طریق لوله راست خارج می شود

معادلات دامنه

این مدل با استفاده از رابط Pressure Acoustics، Frequency Domain مشکل را در حوزه فرکانس حل می کند. معادله مدل نسخه کمی اصلاح شده معادله هلمولتز برای فشار صوتی p است:

Equation

جایی که ρ چگالی است ، c سرعت صدا است و ω فرکانس زاویه ای را می دهد. زیروند c اشاره دارد به این که می توان آنها را با ارزش پیچیده ارزیابی کرد.

در پشم شیشه جاذب ، به عنوان یک دامنه Poroacoustics مدل سازی ، میراث معادلات را به عنوان یک سرعت پیچیده صدا ، cc = ω / kc و یک چگالی پیچیده وارد می کند ، ρc = kc Zc / ω ، که kc عدد موج پیچیده است و Zc برابر با امپدانس پیچیده است. این یک مدل مایع معادل به اصطلاح برای حوزه متخلخل است که در آن تلفات به روشی همگن مدل سازی می شود.

برای یک ماده بسیار متخلخل با اسکلت صلب ، مدل تجربی کلاسیک دلانی و بازلی این پارامترها را به عنوان توابع فرکانس و مقاومت در برابر جریان تخمین می زند. با استفاده از ضرایب اصلی دلانی و بازلی Ref. 1) )، عبارات عبارتند از:

Equation

که در آن Rf مقاومت در برابر جریان است و در آنجا ka = ω / ca و Za = ρa ca به ترتیب تعداد موج فضای آزاد و امپدانس هوا هستند. این مدل به طور پیش فرض برای مدل Delany-Bazley-Miki در ویژگی دامنه Poroacoustics انتخاب شده است. مقاومتهای جریان را می توانید در جداول پیدا کنید ، به عنوان مثال (منبع2) یا با اندازه گیری آن. برای مواد شبه شیشه ، Bies و Hansen (منبع 3) یک همبستگی تجربی ارائه می دهند.

Equation

جایی که ρap چگالی ظاهری مواد است و dav میانگین قطر فیبر است. در این مدل از یک پشم شیشه سبک با ρap = 12 kg / m3 و dav = 10 μm استفاده می شود.

توجه: مدل Delany-Bazley برای مقادیر حداکثر معتبر است ، بنابراین حد بالای فرکانس 1500 هرتز ، اعمال مدل Poroacoustics را تضمین می کند. انواع دیگر مدل Delany-Bazley در ماژول صوتی ساخته شده است. این مناطق دارای اعتبار متفاوتی هستند یا برای سایر مواد الیافی استفاده می شوند. به عنوان مثال ، پارامترهای Miki را می توان انتخاب کرد. آنها منطقه قابل استفاده از ثابتهای دلانی-بازلی را گسترش می دهند.

شرایط مرزی

  • در مرزهای جامد ، که دیواره های خارجی اتاق تشدیدکننده و لوله ها هستند ، مدل از شرایط مرزی سخت (دیواری) صدا استفاده می کند. شرط تحمیل می کند که سرعت طبیعی در مرز صفر است.
  • مدل از شرایط مرز پورت برای مدل سازی ورودی و خروجی صدا خفه کن استفاده می کند. در راهنماهای موج ، شرایط پورت از شرایط تابش برتر هستند زیرا می توانند زمینه های موج پیچیده ای را که شامل چندین حالت انتشار است ، بگیرند. در این مدل ، فقط انتشار امواج صفحه ای در نظر گرفته می شود. این بدان معنی است که فقط یک شرط پورت در هر انتها باید اضافه شود. این پورت از حالت موج صفحه (0/0) استفاده می کند. اگر تجزیه و تحلیل بالاتر از فرکانس قطع حالت اول غیر صفحه ای (بالای 2540 هرتز) انجام شود ، به سادگی شرایط ورودی بیشتری را در ورودی و خروجی اضافه کنید تا این حالت ها را بگیرید . توجه داشته باشید که هر شرط پورت یک متغیر پردازش پست ایجاد می کند که فرکانس قطع حالت آن را تعریف می کند ، به عنوان مثال ، برای بند 1 متغیر acpr.port1.fc است. فرکانس قطع موج هواپیما البته 0 هرتز است.

نتایج

توزیع فشار در صدا خفه کن جذبی بدون ماده پوشش در شکل 9 برای فرکانس f = 1500 هرتز نشان داده شده است. از شکل ، مشاهده می شود که در این فرکانس نه تنها امواج ایستاده طولی وجود دارد بلکه حالت های عرضی نیز وجود دارد.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 9: توزیع فشار در صدا خفه کن جذبی بدون آستر برای f = 1500 هرتز نشان داده شده است

یک پارامتر مهم برای صدا خفه کن از بین رفتن یا کاهش فشار انتقال است.این بعنوان نسبت بین انرژی صوتی ورودی و خروجی تعریف می شود. میرایی یا افت انتقالL (در دسی بل) انرژی صوتی توسط تعریف می شود.

Equation

در اینجا Pin و Pout به ترتیب بیانگر توان ورودی در ورودی و توان خروجی در خروجی هستند. این مقادیر به راحتی توسط شرایط مرز پورت به عنوان acpr.port1.P_in و acpr.port2.P_out تعریف می شوند و می توانند مستقیماً در پردازش پس از آن استفاده شوند.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 10: مقایسه افت دنده انتقال به عنوان تابعی از فرکانس برای صدا خفه کن و صدا خفه کن با پوشش جاذب. (بالا) افت انتقال به صورت یک منحنی مداوم و (پایین) همان داده ها اما در باند های 1/3 اکتاو به تصویر کشیده شده است.

شکل10 (بالا و پایین) نتیجه یک مطالعه فرکانس پارامتری را نشان می دهد. این دو نمودار نشان دهنده حالت صدا خفه کن خالی و فاقد مواد جذب کننده آستر (خطوط آبی) و مورد با لایه ای از آستر پشم شیشه بر روی دیواره های اتاق است (خطوط سبز). چهار فرو رفتن اول به دلیل تشدیدهای طولی است. در صدا خفه کن با پوشش جذب کننده ، افت هنوز هم وجود دارد ، اما روند کلی این است که هرچه فرکانس بالاتر باشد ، میرایی بهتر است. در شکل بالا ، افت انتقال به صورت یک منحنی مداوم (رفت و برگشت با لحن خالص) به تصویر کشیده شده در حالی که در باند 1/3 اکتاو در شکل پایین نشان داده شده است. هر دو نمودار با استفاده از نمودار Octave Band از ماژول صوتی ایجاد می شوند. نمودار صدا خفه کن بدون لرزش نشان می دهد که میرایی برای اکثر فرکانس های پایین بسیار خوب عمل می کند. در فرکانس های بالاتر از تقریباً 1250 هرتز ، رفتار نمودار پیچیده تر است و به طور کلی میرایی کمتری وجود دارد. دلیل این امر این است که این لوله نه تنها از تشدیدهای طولی بلکه از حالتهای انتشار مقطعی نیز برای چنین فرکانسهایی پشتیبانی می کند. خیلی بالاتر از این فرکانس ، طیف وسیعی از حالت ها که ترکیبی از این حالت انتشار و حالت های طولی هستند ، شرکت می کنند و باعث می شوند خواص میرایی به طور فزاینده ای غیر قابل پیش بینی باشند. برای تجزیه و تحلیل این حالت ها ، به مدل مرتبط Eigenmodes در صدا خفه کن مراجعه کنید. پوشش پشم شیشه میرایی را در فرکانس های تشدید و همچنین در فرکانس های بالاتر بهبود می بخشد. جریان انرژی در صدا خفه کن بدون آستر در شکل 11 در 1500 هرتز نشان داده شده است. طرح نشان دهنده میدان شدت است که به عنوان ساده نشان داده شده است. میدان شدت در تعریف متوسط ​​زمان شار انرژی (شدت آنی) است و بنابراین متوسط ​​جریان انرژی در سیستم را نشان می دهد: اینجا از ورودی به خروجی. تغییر بین محلول ها و فرکانس ها برای مطالعه و تجسم خصوصیات جذب صدا از صدا خفه کن.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 11: شدت جریان بدون آستر در 1500 هرتز ساده است.

منابع

  1. 1. A. Delany و E. N. Bazley ، “خصوصیات صوتی مواد جاذب الیافی” ، کاربرد آکوست. ، جلد 3 ، ص 105–116 ، 1970.
  2. D. A. Bies و C. H. Hansen ، “اطلاعات مقاومت در برابر جریان برای طراحی صوتی” ، Appl. آکوست. ، جلد 13 ، صص 357–391 ، 1980.
  3. T. J. Cox و P. D’Antonio ، جذب کننده های صوتی و پخش کننده ها ، چاپ دوم ، تیلور و فرانسیس ، 2009.

دستورالعمل های گام به گام

قسمت اول دستورالعمل های مدل (در زیر) نحوه تنظیم و پس پردازش مدل جذب کننده صدا را توصیف می کند. برای سادگی ، توالی هندسه وارد می شود. به دنبال آنها دستورالعملهای ترتیب هندسه در جایی که هندسه تنظیم شده است.

مدل

این دستورالعمل ها شما را از طریق دو نسخه از مدل ، ابتدا با یک محفظه کاملاً توخالی با دیواره های سفت و سخت ، و سپس جایی که محفظه با پشم شیشه پوشانده شده است ، هدایت می کند.

توجه: این دستورالعمل ها برای رابط کاربری در ویندوز است اما با تفاوت های جزئی در لینوکس و مک نیز اعمال می شود.

1.برای شروع نرم افزار ، روی نماد COMSOL در دسک تاپ دوبار کلیک کنید. هنگامی که نرم افزار باز می شود ، می توانید برای ایجاد یک مدل جدید COMSOL یا مدل خالی برای ایجاد دستی ، از Model Wizard استفاده کنید. برای این آموزش ، روی دکمه Model Wizard کلیک کنید. اگر COMSOL از قبل باز است ، می توانید Model Wizard را با انتخاب New از فهرست File شروع کرده و سپس Model Wizard را کلیک کنید. Model Wizard شما را در اولین مراحل راه اندازی مدل راهنمایی می کند. پنجره بعدی به شما امکان می دهد بعد فضای مدل سازی را انتخاب کنید.

2.در پنجره Space Dimension بر روی دکمه سه بعدیآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول کلیک کنید.

3.در بخش انتخاب فیزیک در قسمت آکوستیک>آکوستیک فشار ، روی آکوستیک فشار، دامنه فرکانسآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول کلیک کنید. برای افزودن رابط فیزیک ، روی آن دوبار کلیک کنید ، روی Add کلیک کنید یا کلیک راست کنید و Add Physics را انتخاب کنید.

4.روی مطالعه کلیک کنیدآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول .

5. در پنجره انتخاب نوع مطالعه در بخش مطالعه های عمومی ، روی دامنه فرکانس کلیک کنیدآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول .

6. روی انجام شد کلیک کنیدآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول .

تعاریف جهانی

توجه: محل نصب فایلهای متنی در این تمرین متفاوت است. به عنوان مثال ، اگر نصب بر روی هارد دیسک شما باشد ، مسیر پرونده ممکن است شبیه همان باشد. C:\ProgramFiles\COMSOL55\applications\

مولفه ها

1.در نوار ابزار Home بر روی Parameters کلیک کرده و Parameter 1 را انتخاب کنید.

توجه: در لینوکس و مک ، نوار ابزار Home به مجموعه خاصی از کنترلها در نزدیکی بالای دسک تاپ اشاره دارد.

2.به پنجره تنظیمات پارامترها بروید. در زیر پارامترها ، بارگیری از پرونده را کلیک کنیدآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول .

3.totheapplicationlibraryfolder (Acoustics_Module \ Automotive) را مرور کنید و روی فایل absorptive_muffler_parameters.txt دوبار کلیک کنید.

پارامترها مقادیر فیزیکی و ابعاد هندسی سیستم را تعریف می کنند. هندسه اکنون پارامتر شده و به سادگی تغییر مقدار یک بعد در لیست پارامترها هندسه را به طور خودکار به روز می کند.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

هندسه

1.در پنجره Model Builder ، در زیر کامپوننت1 comp1))روی هندسه 1 کلیک کنید.

2.در پنجره تنظیمات هندسه ، قسمت واحدها را پیدا کنید.

3.از لیست واحد طول، میلی متر را انتخاب کنید.

برای صرفه جویی در وقت ، توالی هندسه را از یک فایل وارد کنید. دستورالعمل های تنظیم هندسه را می توانید در بخش دستورالعمل های دنباله هندسه در پایین این سند پیدا کنید.

1.در نوار ابزار Geometry ، روی Insert Sequence کلیک کنید.

2.به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل absorptive_muffler_geom_sequence.mph دوبار کلیک کنید.

3.در نوار ابزار Geometry ، روی ساخت همه کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

با وارد کردن هندسه ، می توان آن را به راحتی پارامتر کرد و اصلاح کرد. به سادگی مقدار یک بعد را در لیست پارامترها تغییر دهید. این هندسه را به طور خودکار به روز می کند. پارامترهای هندسه وارد شده به طور خودکار به گره Parameters 1 اضافه می شوند.

تعاریف

انتخاب هایی برای ورودی و خروجی صدا خفه کن ایجاد کنید.

Explicit 1

1.در نوار ابزار Definitions روی Explicit کلیک کنید.

2.به پنجره تنظیمات برای Explicit بروید. ورودی را در قسمت Label وارد کنید (جایگزین پیش فرض).

3.در بخش ورودی های موجود در لیست سطح موجودیت هندسی ، مرز را انتخاب کنید.

4.فقط مرز 1 را انتخاب کنید.

Explicit 2

1.در نوار ابزار Definitions روی Explicit کلیک کنید.

2.برای Explicit به پنجره تنظیمات بروید. در قسمت برچسب خروجی را وارد کنید (جایگزین پیش فرض شود).

3.در بخش ورودی های موجود در لیست سطح موجودیت هندسی ، مرز را انتخاب کنید.

4.فقط محدوده 28 را انتخاب کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

افزودن ماده

1.در نوار ابزار Home روی Add Material کلیک کنید.

2.به پنجره Add Material بروید. در درخت موجود در Built-In روی Air کلیک کنید.

3.در پنجره Add material ، Add to Component را کلیک کنید.

4. در بخش Material برای مشاهده مطالب Material در پنجره تنظیمات ، روی Air کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسولآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

علائم سبز نشان می دهد که پارامترهای مواد در مدل لازم هستند.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

توجه: به طور پیش فرض اولین ماده اضافه شده برای همه دامنه ها اعمال می شود بنابراین تنظیمات محدوده هندسی نیازی به تغییر ندارند.

در نسخه دوم این مدل ، یک ماده پوششی در دامنه 2 وارد شده است. در حال حاضر صدا خفه کن کاملا توخالی است.

فشار صوتی ، دامنه فرکانس

فشار صوتی 1

1.در پنجرهModel Builder،در بخش Component 1 (comp1)> Pressure Acoustic،Frequency Domain (acpr) رویPressure Acoustics 1کلیک کنید.

2. در پنجره تنظیمات Pressure Acoustics ، قسمت Model Input را بیابید.

3.در قسمت متن T ، T0 را تایپ کنید.

4.در قسمت متن pA ، p0 را تایپ کنید.

برای تعیین ورودی و خروجی از شرط مرزی بندر استفاده کنید. شرایط بندر در تنظیمات موجبر از شرایط تابش کلاسیک برتر است. این به ویژه در مواردی است که حالت های موج غیر هواپیما شروع به انتشار می کنند. این بالاتر از اولین فرکانس قطع اتفاق می افتد. برای حال حاضر فرکانس قطع برای اولین حالت غیر هواپیما (m = 1 و n = 0) 2514 هرتز است که بسیار بالاتر از فرکانس های مطالعه شده در اینجا است. اگر تجزیه و تحلیل فرکانس بالاتر از این فرکانس گسترش یابد ، شرایط پورت بیشتری برای ضبط این مورد حالت ها اضافه کنید. توجه داشته باشید که متغیر acpr.port1.fc فرکانس قطع حالت ها را می دهد در اینجا برای حالت تعریف شده در شرط port 1).)

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

پورت اول

1.در نوار ابزار فیزیک ، روی مرزها کلیک کنید و Port را انتخاب کنید.

2.در پنجره تنظیمات Port ، قسمت Boundary Selection را پیدا کنید.

3.از لیست انتخاب ، ورودی را انتخاب کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

4.قسمت Port Properties را پیدا کنید.

از لیست port دایره را انتخاب کنید.

5.قسمت تنظیمات حالت حادثه را پیدا کنید.

در قسمت متن p_in ، Ain را تایپ کنید.

محور مرجع port دایره ای 1

1.روی Port 1 کلیک راست کرده و Circular Port Reference Axis را انتخاب کنید.

2.در پنجره تنظیمات برای محور مرجع port ، قسمت Point Selection را پیدا کنید.

3.روی پاک کردن انتخاب کلیک کنید.

4.فقط نقاط 1 و 4 را انتخاب کنید. دو نقطه را انتخاب کنید که یک محور مرجع را برای زاویه آزیموتال تعریف می کند. تنظیمات به طور کلی ضروری است در صورت استفاده از حالت های آزیموتال مرتبه بالاتر

 (و/ یا) لازم

پورت2

1.در نوار ابزار فیزیک ، روی مرزها کلیک کنید و Port را انتخاب کنید.

2.در پنجره تنظیمات Port ، قسمت Boundary Selection را پیدا کنید.

3.از لیست انتخاب، خروجی را انتخاب کنید.

4.قسمت Port Properties را پیدا کنید. از لیست نوع port ، Circular را انتخاب کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

محور مرجع پورت دایره ای 1

1.روی Port 2 کلیک راست کرده و Circular Port Reference Axis را انتخاب کنید.

2.در پنجره تنظیمات برای محور مرجع port ، قسمت Point Selection را پیدا کنید.

3. روی پاک کردن انتخاب کلیک کنید.

دو نقطه را به همان روش در خروجی انتخاب کنید.

4.فقط نقاط 37 و 40 را انتخاب کنید.

اکنون ، یک مدل poroacoustics برای دامنه آستر جذبی اضافه کنید. هنگام پیکربندی اولین مرحله مطالعه ، این دامنه را غیرفعال خواهید کرد.

Poroacoustics

1.در نوار ابزار فیزیک روی Domains کلیک کنید و Poroacoustics را انتخاب کنید.

2.به پنجره تنظیمات Poroacoustics بروید. فقط دامنه 2 را انتخاب کنید.

3.در پنجره تنظیمات Poroacoustics ، قسمت Model Input را بیابید.

4.در قسمت متن T ، T0 را تایپ کنید.

5.قسمت Porous Matrix Properties را پیدا کنید. از لیست مواد الاستیک متخلخل ، Absorptive Liner (mat2) را انتخاب کنید.

داده های مواد برای مقاومت در برابر جریان اکنون از مواد Absorptive Liner برداشت می شوند. داده ها را در ماده وارد کنید.

مواد

آستر جذب کننده mat2))

1.در پنجره Model Builder ، در زیر کامپوننت 1 (comp1)> مواد روی Absorptive Liner (mat2) کلیک کنید.

2.در پنجره تنظیمات Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید.

3.در جدول ، تنظیمات زیر را وارد کنید:

خواص متغیر ارزش واحد گروه ویژگیها
مقاومت در برابر جریان Rf R_f مدل Poroacoustics

شبکه بندی

از آنجا که هندسه طولانی و باریک است و دارای مقطع عرضی ثابت است ، از یک شبکه اکسترود شده استفاده می شود. این در حالی که همچنان وضوح مش مورد نظر در زمینه صوتی را حفظ می کند ، تعداد عناصر مش را کاهش می دهد.

مثلث آزاد

1.در نوار ابزار Mesh بر روی مرز کلیک کرده و Free Triangular را انتخاب کنید. همچنین می توانید روی گره Mesh کلیک راست کرده و این مورد را از زیر منوی More Operations انتخاب کنید.

2.برای یافتن و انتخاب آسان تر مرزها ، بر روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار پنجره Graphics کلیک کنید.

3.به پنجره تنظیمات برای مثلث آزاد بروید. فقط محدوده های 6 ، 9 و 16 را انتخاب کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

اندازه

1.در زیر مش 1 روی اندازه کلیک کنیدآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول .

2.به پنجره Settings برای Size بروید. در زیر Element Size روی دکمه Custom کلیک کنید.

3.در زیر پارامترهای اندازه عنصر در قسمت متن حداکثر اندازه عنصر 343[m/s]/1500[Hz]/5 را وارد کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

حداکثر اندازه المان جهانی برابر است با حداقل طول موج تقسیم بر 5 ، یعنی  λ / 5 = c0 / f_max / 5 ، جایی که  c0 سرعت صدا است.

4. روی دکمه Build All کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

Swept

1.در نوار ابزار Mesh روی Swept کلیک کنید.

2.در نوار ابزار Mesh ، روی ساخت مش کلیک کنید. مشبک به طور خودکار مرزهای مبدا و مقصد را برای مش جارو شده تشخیص می دهد.

3.روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

مطالعه

مرحله 1: دامنه فرکانس

1.در Model Builder گره Study 1 را گسترش دهید سپس مرحله 1: دامنه فرکانس را کلیک کنید.

2.به پنجره تنظیمات برای دامنه فرکانس بروید. در بخش تنظیمات مطالعه در قسمت متن فرکانس ها ، محدوده (50،25،1500) را وارد کنید.

3.قسمت فیزیک و انتخاب متغیرها راپیدا کنید.کادر اصلاح و تغییر متغیرهای مطالعه فیزیک را انتخاب کنید.

4.در درخت ، در زیر کامپوننت 1> فشار صوتی، دامنه فرکانس ، روی Poroacoustics 1 کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

5.روی دکمه غیرفعال کردن زیر جدول کلیک کنید.

6.در پنجره تنظیمات یا نوار ابزار Home روی محاسبه کلیک کنید.

نتایج

اولین نمودار پیش فرض توزیع فشار بر روی دیواره های صدا خفه کن را در بالاترین فرکانس ، 1500 هرتز نشان می دهد. برای دید بهتر از الگوی موج ایستاده ، می توانید هنجار فشار را به جای قسمت واقعی فشار رسم کنید.

فشار صوتی

1.در Model Builder در بخش Results ، گره Acoustic Pressure (acpr) را گسترش دهید و سپس روی سطح 1 کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

2.به پنجره تنظیمات Surface بروید. در گوشه بالا سمت راست بخش Expression ، روی Replace Expression کلیک کنیدآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول .

3.از منو ، acpr.absp را جستجو کرده و دوبار کلیک کنید تا آن را به قسمت Expression text اضافه کنید (یا acpr.absp را در قسمت وارد کنید).

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

نمودارهای پیش فرض از یک محدوده رنگ متقارن برای تجسم بهتر فشار و ماهیت موج صوتی استفاده می کنند. هنگام مشاهده فشار مطلق ، این حالت را خاموش کنید.

4.قسمت Coloring and Style را پیدا کنید. کادر Symmetrize color range را علامت بزنید.

5.در پنجره تنظیمات برای نوار ابزار Surface بر روی دکمه Plot کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

این الگو در فرکانسهای مختلف بسیار متفاوت است. به عنوان مثال ببینید چه اتفاقی در 1250 هرتز می افتد.

1.در Model Builder در بخش Results ، روی Acoustic Pressure (acpr) کلیک کنید.

2.به پنجره تنظیمات برای 3D Plot Group بروید. در بخش Data از لیست مقدار Parameter (freq) ، 1250.0 را انتخاب کنید.

3.در نوار ابزار 3D Plot Group روی دکمه Plot کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

در 1250 هرتز ، مقدار مطلق فشار با مختصات x تغییر چندانی نمی کند. دلیل این است که این فقط بالاتر از فرکانس قطع برای اولین حالت انتشار متقارن است ، که توسط موج ورودی تحریک می شود. برای یک تجزیه جداگانه و تحلیل حالت های تکثیر در محفظه ، توضیحات مربوط به Eigenmodes را در مدل صدا خفه کن مشاهده کنید.

دو گروه دیگر از نمودارهای پیش فرض ، سطح فشار صدا بر روی سطح دیواره و فشار داخل صدا خفه کن را به عنوان سطحهای جدا نشان می دهند.

فشار صوتی ، ایزوسورفیس acpr))

1.در سازنده مدل تحت فشار صوتی ، Isosurfaces (acpr) ، روی گره Isosurface کلیک کنید تا نمودار در شکل بعدی نمایش داده شود.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

برای رسم افت فشار سیستم صدا خفه کن اقدام کنید. از قطعه Octave Band استفاده کنید زیرا به شما اجازه می دهد هر عملکرد انتقال را به عنوان نمودارهای باند و به عنوان منحنی های مداوم (رفت و برگشت) ترسیم کنید.

نمودار طرح تک بعدی گروه 4

2.در نوار ابزار Home ، روی Add Plot Group کلیک کرده و 1D Plot Group را انتخاب کنید.

3.در پنجره تنظیمات برای 1D Plot Group ، در قسمت متن Label ، انتقال از دست دادن ، مداوم را تایپ کنید.

از دست دادن انتقال ، مداوم

1.در نوار ابزار Transmission Loss ، Continuous ، روی Octave Band Plot کلیک کنید.

2.در پنجره تنظیمات برای Octave Band Plot ، بخش Selection را پیدا کنید.

3.از لیست سطح موجودیت هندسی ، جهانی را انتخاب کنید.

با مکان یابی و بازرسی متغیرهای پس پردازش موجود برای شرایط مرزی پورت شروع کنید. متغیر را برای قدرت حالت حادثه در پورت 1 اضافه کنید سپس عبارت را به صورت دستی اصلاح کنید تا نسبت به قدرت موج خروجی در پورت 2 بدست آید. این باعث از دست رفتن انتقال می شود.

4.در گوشه سمت راست و بالای بخش داده های محور y ، روی Replace Expression کلیک کنید. از منو ، گزینه Component 1> Pressure Acoustics, Frequency Domain>Ports>Port 1> acpr.port1.P_in – Power of incident mode – W را انتخاب کنید.

5.قسمت y-Axis Data را پیدا کنید. در قسمت متن Expression ، acpr.port1.P_in / acpr.port2.P_out را تایپ کنید.

6.از لیست Expression type ، تابع Transfer را انتخاب کنید.

7.قسمت Plot را پیدا کنید. از لیست Style ، Continuous را انتخاب کنید.

8.قسمت Legends را پیدا کنید. کادر نمایش Legends را انتخاب کنید.

9.از لیست Legends، Manual را انتخاب کنید.

10.در جدول ، بارگیری زیر را وارد کنید:

legends
غیر خطی

11. در نوار ابزار انتقال تلفات، پیوسته ، روی نمودار Plot) )کلیک کنید.

طرح تولیدی باید مثل منحنی آبی در شکل 10 باشد.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

Model wizard

برای حل مدل از جمله یک لایه پشم شیشه جاذب روی خط صدا خفه کن ادامه دهید. کار را از جایی که متوقف کردید با مدل توسعه یافته تاکنون ادامه دهید و یک مطالعه دوم اضافه کنید تا نتایج موجود خود را دست نخورده نگه دارید. اولین کار اضافه کردن یک study است تا نتایج موجود دست نخورده باقی بماند.

1.در نوار ابزار Home روی Add Study کلیک کنید.

2.به پنجره افزودن مطالعه بروید. در زیر مطالعات ، روی دامنه فرکانس کلیک کنید. روی Add Study کلیک کنید. گره Study 2 به Model Builder اضافه می شود.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

3.در نوار ابزار Home ، روی Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود.

Study 2

1.در Model Builder روی مطالعه 2 کلیک کنید.

2.در پنجره تنظیمات برای مطالعه در بخش تنظیمات مطالعه ، برای پاک کردن کادر تأیید Generate default plots کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

مرحله 1: دامنه فرکانس

1.در بخش مطالعه 2 روی مرحله 1: دامنه فرکانس کلیک کنید.

2.در پنجره تنظیمات برای دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید.

3. در قسمت متن فرکانس ها محدوده (50،25،1500) را وارد کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

4.در پنجره تنظیمات یا نوار ابزار Home روی محاسبه کلیک کنیدآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول .

نتایج

شما ترجیح دادید نمودارهای پیش فرض جدیدی تولید نکنید. پس از اتمام مراحل حل ، می توانید از گروه های موجود استفاده کنید و فقط مجموعه داده ها را تغییر دهید تا ببینید که چگونه ماده میرایی روی محلول تأثیر می گذارد.

فشار صوتی ، ایزوسورفیس acpr))

1.در Model Builder در بخش Results ، روی گره Acoustic Pressure، Isosurfaces (acpr) کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسولآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

2.در پنجره تنظیمات برای نمودار طرح سه بعدی در بخش داده ، از لیست مجموعه داده ها ، Study2 / Solution 2 را انتخاب کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

3.در پنجره تنظیمات بر روی دکمه نمودار کلیک کنیدآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول .

در 1500 هرتز ، فشار در محفظه بسیار کمتر از قبل است. برای مطالعه نحوه تغییر افت انتقال با اضافه شدن پوشش ، ادامه دهید. اولین طرح را کپی کرده و مجموعه داده جدید را انتخاب کنید ، ابتدا کمی قالب بندی انجام دهید.

اتلاف انتقال ، مداوم

1.در پنجره Model Builder ، در زیر نتایج ، روی اتلاف انتقال، مداوم کلیک کنید.

2.در پنجره تنظیمات برای D1 Plot Group ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید.

3. از لیست Title type ، Manual را انتخاب کنید.

4.در قسمت متن عنوان ،اتلاف انتقال، مداوم را تایپ کنید.

5.قسمت Plot Settings را پیدا کنید. کادر انتخاب برچسب محور Y را انتخاب کنید.

6.در قسمت متن مرتبط ، قدرت ، موج ورودی (دسی بل ، امواج خروجی را بنویسید) تایپ کنید.

7.برای گسترش بخش Legend کلیک کنید. از لیست Position ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید.

8.در پنجره Model Builder ، در بخش Results> Transmission Loss ، روی گزینه Octave Band Plot 1 راست کلیک کرده و Duplicate را انتخاب کنید.

9.در پنجره تنظیمات Octave Band Plot ، بخش Data را پیدا کنید.

10.از لیست مجموعه داده ها ، مطالعه 2 /حل 2 (sol2) را انتخاب کنید.

11.برای گسترش بخش Legends کلیک کنید. در جدول ، تنظیمات زیر را وارد کنید:

legends
Absorptive liner

12. در نوار ابزار اتلاف انتقال، پیوسته ، روی نمودار Plot))کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

طرح باید در شکل 10 بالا به این شکل باشد.

طرح اتلاف انتقال را کپی کرده و قالب را به باندهای اکتاوی 1/3 تغییر دهید.

اتلاف انتقال ، پیوسته 1

1.در پنجره Model Builder ، بر روی گزینه Transmission Loss، Continuous کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید.

2.در پنجره تنظیمات برای 1D Plot Group ، در قسمت متن Label ، انتقال انتقال ، 1/3 Octave Bands را تایپ کنید.

3. قسمت Title را پیدا کنید. در قسمت متن Title ، Transmission Loss ، 1/3 Octave Bands را تایپ کنید.

از دست دادن انتقال ، 1/3 باند اکتاو

1.در پنجره Model Builder ، نتایج>اتلاف انتقال، گره 1/3 Octave Bands را گسترش دهید ، سپس روی Octave Band Plot 1 کلیک کنید.

2. در پنجره تنظیمات Octave Band Plot ، بخش Plot را پیدا کنید.

3.از لیست Style ، 1/3 باند اکتاو را انتخاب کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

4.در پنجره Model Builder ، در بخش Results> Transmission Loss ، 1/3 Octave Bands روی Octave Band Plot 2 کلیک کنید.

5. در پنجره تنظیمات Octave Band Plot ، بخش Plot را پیدا کنید.

6.از لیست Style ، 1/3 باند اکتاو را انتخاب کنید.

7.برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید. بخش Coloring and Style را پیدا کنید. از لیست Type ، Curve را انتخاب کنید.

8.در قسمت Width text ، نوع 2 را تایپ کنید.

9.در نوار ابزار Transmission Loss ، 1/3 Octave Bands ، روی نمودار Plot) )کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

طرح باید در شکل 10 پایین مانند آن باشد.

اکنون ، یک نمودار ایجاد کنید که نشان دهنده شار شدت از طریق سیستم صدا خفه کن باشد. از خطوط ساده ای استفاده کنید که بردار شدت را دنبال می کنند (شار انرژی از طریق مانیتور). برای مطالعه و تجسم خصوصیات جاذب صدای صدا خفه کن می توانید بین محلول ها و فرکانس ها تغییر دهید.

طرح سه بعدی گروه 5

شدت

1.در نوار ابزار Results بر روی 3D Plot Group کلیک کنید.

2.در پنجره تنظیمات برای طرح سه بعدی گروه 5 ، شدت را در قسمت متن Label وارد کنید.

3.در نوار ابزار Intensity روی Streamline کلیک کنید.

4.در پنجره تنظیمات برای Streamline بر روی دکمه Replace Expression کلیک کنید.

5.از منو ، گزینه Intensity (RMS) یا acpr.Ix، acpr.Iy، acpr.Iz را جستجو کنید. برای افزودن آن به قسمت Expression text ، دوبار کلیک کنید (یا acpr.Ix، acpr.Iy، acpr.Iz را وارد کنید)

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

6. در بخش Selection 1 فقط مرز را انتخاب کنید تا به لیست انتخاب اضافه شود.

7.تحت رنگ آمیزی و سبک:

-از لیست نوع Line ، Tube را انتخاب کنید.

-در قسمت متن شعاع Tube 2 وارد کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

8.در Model Builder در زیر شدت ، روی Streamline 1 کلیک راست کرده و Color Expression را انتخاب کنید.

9.در پنجره تنظیمات Color Expression ، در قسمت متن Expression acpr.I_rms را وارد کنید (پیش فرض را جایگزین کنید).

10.در پنجره تنظیمات ، نمودار را کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

این باید شکل 11 را تولید کند.

به عنوان مرحله آخر ، یکی از طرح ها را انتخاب کنید تا به عنوان تصویر کوچک مدل استفاده کنید.

1.در Model Builder در بخش Results ، روی Acoustic Pressure، Isosurfaces کلیک کنید.

2.روی گره )Rootاولین گره در درخت مدل) کلیک کنید. در پنجره تنظیمات Root در Model Thumbnail ، روی Set Model Thumbnail کلیک کنید.

با استفاده از دکمه های نوار ابزار ، در پنجره Graphics تصویر را تنظیم کنید تا تصویری مناسب برای اهداف شما باشد.

دستورالعمل های دنباله هندسه

1.در Model Builder در زیر Component 1 ، روی هندسه1 کلیک کنید.

2.به پنجره تنظیمات هندسه بروید. از فهرست واحد mm را انتخاب کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

Work Plane 1

1.در نوار ابزار Geometry روی Work Plane کلیک کنید.

2.به پنجره تنظیمات برای Work Plane بروید. در زیر تعریف هواپیما ، از لیست هواپیما گزینه yz-plane را انتخاب کنید.

مستطیل 1

1.روی Plane Geometry کلیک راست کرده و یک مستطیل اضافه کنید.

2.به پنجره تنظیمات برای مستطیل بروید.

 در اندازه زیر:

-قسمت متن عرض ، W را وارد کنید.

-قسمت متن ارتفاع ،Hرا وارد کنید.

3.قسمت Position را پیدا کنید.

از لیست Base ، مرکز را انتخاب کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

Fillet 1

1.در نوار ابزار Work plane روی Fillet کلیک کنید.

2.در جسم R1،تنها نقاط 1،2،3،4 را انتخاب کنید.

توجه: روشهای زیادی برای انتخاب موجودات هندسی وجود دارد. هنگامی که می دانید برای اضافه کردن نکات ، مانند این تمرین ، می توانید بر روی دکمه Paste Selection کلیک کرده و اطلاعات را در قسمت متن Selection وارد کنید. در این مثال برای گره Fillet 1 ، 1،2،3 ، 4 را در پنجره Paste Selection وارد کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انتخاب موجودات هندسی در پنجره Graphics ، به کتابچه راهنمای مرجع COMSOLMultphysics مراجعه کنید.

3.به پنجره تنظیمات Fillet بروید. در Radius در قسمت متن Radius ، H / 2 را وارد کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

مستطیل 2

1.روی Plane Geometry کلیک راست کرده و Rectangle را انتخاب کنید.

2.به پنجره تنظیمات برای مستطیل بروید. در اندازه زیر:

-قسمت متن عرض ، W-2 * D را وارد کنید.

-قسمت متن ارتفاع ، H-2 * D را وارد کنید.

3.قسمت Position را پیدا کنید. از لیست Base ، Center را انتخاب کنید.

Fillet 2

1.در نوار ابزار Work plane ، Fillet را کلیک کنید.

2.در جسم R2،تنها نقاط 1،2،3،4 را انتخاب کنید.

3.به پنجره تنظیمات Fillet بروید. در Radius در قسمت متن Radius ، (H-2 * D) / 2 را وارد کنید.

4.روی دکمه Build All در پنجره تنظیمات یا نوار ابزار Home کلیک کنید.

هندسه موجود در پنجره Graphics و توالی گره موجود در Work Plane 1 باید در این مرحله با این ارقام مطابقت داشته باشند:

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسولآموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

Extrude 1

1.در نوار ابزار Work plane ، روی Close کلیک کنید.

2.در نوار ابزار Geometry روی  Extrude کلیک کنید.

3.برای Extrude به پنجره تنظیمات  بروید. در زیر Distances from Plane در جدول زیر Distances (mm) ، L را در ستون وارد کنید (جایگزین پیش فرض).

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

سیلندر 1

1.در نوار ابزار Geometry روی Cylinder کلیک کنید.

2.به پنجره تنظیمات سیلندر بروید.

 زیر اندازه و شکل در:

-قسمت متن شعاع ، R_io را وارد کنید.

-قسمت متن ارتفاع ، L_io را وارد کنید.

3.در قسمت Position در قسمت متن  x ، L_io را وارد کنید.

4.تحت محور:

-از لیست نوع Axis ، دکارتی را انتخاب کنید.

-در قسمت متن x ، 1 را وارد کنید.

-در قسمت متن z ، عدد 0 را وارد کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

سیلندر 2

1.در نوار ابزار Geometry روی Cylinder کلیک کنید.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

2.به پنجره تنظیمات سیلندر بروید. زیر اندازه و شکل در:

– قسمت متن شعاع ، وارد R_io شوید.

– قسمت متن ارتفاع ، وارد L_io شوید.

3.در قسمت Position در قسمت متن x ، L وارد کنید.

4.تحت محور:

– از لیست نوع Axis ، دکارتی را انتخاب کنید.

– در قسمت متن x ، 1 را وارد کنید.

– در قسمت متن z ، عدد 0 را وارد کنید.

5.روی دکمه Build All در نوار ابزار Home کلیک کنید. روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید.

توالی گره در Model Builder باید با شکل مطابقت داشته باشد.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

هندسه تمام شده در شکل زیر نشان داده شده است ، ابعاد محور در میلی متر است ، همانطور که انتخاب شده است ، و سیستم مختصات نیز نشان داده شده است.

نمونه های دیگری از کتابخانه های برنامه

کتابخانه برنامه Acoustics Module دارای سایر آموزشهای موجود و همچنین مدلهای پیشرفته صنعتی و راستی آزمایی است. توضیحات و مثالهای مختصر در زیر برای مقطعی از این مدلها آورده شده است. به پنجره Application Libraries بروید تا نحوه دسترسی به این پرونده های مدل را از MultiphysicsCOMSOL یاد بگیرید.

حالت ویژه در صدا خفه کن

در این مدل ، حالت های انتشار در محفظه صدا خفه کن خودرو محاسبه می شود. هندسه مقطع محفظه است همانطور که در مثال راهنمای صدا خفه کن Absorptive در این راهنما شرح داده شده است. هدف از این مدل بررسی شکل حالت های انتشار و پیدا کردن فرکانس های قطع است. همانطور که در آموزش صدا خفه کن جاذب گفته شد، برخی از حالت ها به طور قابل توجهی در میرایی صدا خفه کن در فرکانس های بالاتر از قطع تأثیر می گذارند. در مدل Eigenmodes در مدل صدا خفه کن ، حالت هایی با فرکانس قطع تا 1500 هرتز بررسی می شود.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 12: اولین حالت انتشار کاملاً متقارن محفظه صدا خفه کن (بدون آستر جذب کننده).

نمودار مقدار مطلق فشار را نشان می دهد.

مبدل پیزوآکوستیک

از یک مبدل پیزوالکتریک می توان برای تبدیل جریان الکتریکی به یک میدان فشار صوتی یا برعکس ، برای تولید جریان الکتریکی از یک میدان صوتی استفاده کرد. این دستگاه ها معمولاً برای کاربردهایی که به تولید صدا در هوا و مایعات نیاز دارند ، مفید هستند. نمونه هایی از این برنامه ها شامل میکروفون های آرایه ای مرحله ای ، تجهیزات سونوگرافی ، محرک های قطره ای جوهر افشان ، مبدل های سونار و دستگاه هایی برای کشف دارو ، تصویربرداری زیستی و آکوستو – بیوتراپی است.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 13: نمودار سطح و ارتفاع توزیع فشار ایجاد شده توسط piezoactuator در f = 100 kHz

درایور بلندگو در محفظه تهویه

دسته مهمی از مدل های صوتی مبدل ها هستند- یعنی مبدل های الکترومکانیکی صوتی. مبدل ها مدل های چند فیزیکی واقعی هستند که غالباً با توجه به ضرورت آکوستیک به رابط های مکانیک سازه ها و الکترومغناطیس اضافه می شود. یک کلاس از این نوع بلندگوها هستند (که در اینجا ارائه شده است) ، و دیگری میکروفون های ارائه شده در زیر است. این مدل از یک بلندگو جعبه ای به شما امکان می دهد ولتاژ راننده اسمی را اعمال کرده و سطح فشار صدا را در نتیجه خروج از اتاق به عنوان تابعی از فرکانس استخراج کنید. خصوصیات الکترومغناطیسی درایور از مدل Loudspeaker Driver (با ماژول AC / DC موجود است) تأمین می شود. این مدل از رابط Acoustic-Shell Interaction استفاده می کند و بنابراین به ماژول مکانیکی سازه نیاز دارد.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 14: خطوط فشار فشرده

 (در مقیاس خاکستری) و تغییر

 شکل مخروط بلندگو (رنگ ها).

میکروفون خازنی Brüel & Kjær 4134

نوع دیگر مبدل میکروفون است. این یک مدل از میکروفن خازنی Brüel and Kjær 4134 است. هندسه و پارامترهای مواد از پارامترهای میکروفون هستند. سطح حساسیت مدل شده با اندازه گیری های انجام شده بر روی میکروفون واقعی مقایسه شده و توافق خوبی را نشان می دهد. تغییر شکل غشا ، فشار ، سرعت و میدان الکتریکی نیز تعیین می شود. این مدل به ماژول آکوستیک ، ماژول AC / DC و ماژول مکانیکی ساختاری نیاز دارد.

آموزش مقدماتی تا پیشرفته آکوستیک در کامسول

شکل 15: تغییر شکل غشا micro میکروفن (دیافراگم) در 20 کیلوهرتز. هندسه به لطف Brüel & Kjær ارائه شده است.