COMSOL多物理场(声学)仿真软件

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所属分类:声学仿真

COMSOL Multiphysics® 是一款功能强大的多物理场仿真软件,用于仿真模拟工程、制造和科研等各个领域的设计、设备及过程。其核心产品可以轻松实现建模流程的各个环节,与附加模块结合使用时可进一步扩展建模功能,用来分析声学、电磁学、结构力学、流体流动、传热和化工等众多领域的实际工程问题。下面主要说说COMSOL在声学仿真方面的相关资讯。

COMSOL多物理场(声学)仿真软件

声学模块:分析声学和振动

COMSOL可以为声学现象相关的产品和设计进行建模,以此来帮助研究和预测音质和降噪性能等因素。“声学模块”是 COMSOL Multiphysics® 软件的一个附加产品,其中提供的强大工具用于为扬声器、移动设备、麦克风、消声器、传感器、声呐和流量计等应用的声学和振动进行建模。您可以使用内置的专用特征来可视化显示声学器件或元件的声场,并构建其虚拟原型。

不仅如此,还可以将声学与结构力学、压电和流体流动等其他物理效应相耦合,进行更详细的研究。COMSOL® 软件提供多物理场耦合功能,让您在尽可能真实的环境中评估产品或设计的性能。

“声学模块”还为专用应用领域提供许多专门的公式和材料模型,例如用于微型换能器和移动设备的热粘性声学模型,以及用于多孔弹性波建模的 Biot 方程。这一多物理场环境通过加入多种专用的数值方法得到了进一步扩展,包括有限元法(FEM)、边界元法(BEM)、射线追踪以及间断 Galerkin 有限元法(dG-FEM)。

借助软件的多物理场耦合功能,您可以轻松地耦合多孔域、固体域、压电材料和流体域,从而为真实设备的特性建模。当结构与声学完全耦合时,您可以对结构施加预应力,并分析其谐波特性。

应用领域:

  • 1.消声器与结构振动相互作用
  • 2.扬声器组件
  • 1)音箱
  • 2)驱动器
  • 3.机械设备
  • 4.振动声学
  • 5.耳机
  • ……

COMSOL® 软件提供了一套始终一致且简单易用的工作流程,无论您是单独使用 COMSOL Multiphysics® 基本模块和“声学模块”,还是与产品套件中的其他产品结合使用,都可以遵循这套工作流程。建模步骤非常简单,主要包括:

  1. 定义几何
  2. 选择材料
  3. 选择合适的物理场接口
  4. 定义边界和初始条件
  5. 自动创建有限元网格
  6. 求解物理场
  7. 为结果生成可视化效果

COMSOL的电声功能:

在为各种换能器建模时,您可以将“声学模块”的内置功能与 AC/DC 模块或 MEMS 模块中的功能结合使用,创建全耦合的多物理场有限元模型,包括为扬声器驱动器中的磁体和音圈,或电容式麦克风中的静电力进行详细建模。在电-力-声换能器系统中,您可以很方便地使用集总电路模型来简化电子和机械部件。这两种方法都使用双向全耦合方式进行求解。在移动设备、电容式麦克风和助听器接收器等微型换能器系统中,使用热粘性声学 接口以及与其他物理场(如振动结构)的多物理场耦合,可以详细分析由热粘性边界层损失引起的重要衰减。

其应用包括(但不限于):

  • 全耦合扬声器建模
  • 扬声器驱动器
  • 集总电路模型与有限元域耦合
  • 使用“AC/DC 模块”优化磁性元件
  • 麦克风
  • MEMS 麦克风
  • 助听器

COMSOL目前最新版为5.5,中国官网:https://cn.comsol.com/

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