COMSOL声学模块:简介

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摘要

简要介绍COMSOL声学模块包含的物理接口、数值方法,及其可以解决的声学问题。

COMSOL“声学模块”提供的一组物理场接口可供您在支持多物理场完全耦合的环境中,模拟声音在流体和固体中的传播。其中提供的物理场接口如下:压力声学、声 - 固相互作用、气动声学 (详细的对流声学模型)、热粘性声学、超声和几何声学。“声学模块”包含四种数值方法:有限元法 (FEM)、边界元法(BEM)、间断伽辽金法 (dG-FEM) 以及射线追踪方法,支持许多基础方程公式,可对各频谱段执行声学分析。

COMSOL声学模块:简介

使用此模块进行声学仿真,可以轻松求解诸如声散射、衍射、发射、辐射和声音传播等经典问题。这些问题涉及消声器设计、扬声器构造、吸声器和扩散器的隔音、定向声学模式的评估 (如方向性、噪声辐射问题)等等。声 - 结构多物理场耦合可用于模拟涉及结构 / 流体 - 传播的声音及其相互作用的问题。例如,声 - 结构相互作用仿真可用于进行详细的消声器设计、超声压电驱动器、声呐技术以及汽车行业的机械噪声和振动分析。您还可以使用 COMSOL Multiphysics 的强大功能来分析和设计各种电声换能器,例如扬声器、传感器、麦克风和助听接收器。

气动声学问题可以通过求解线性势流方程、线性欧拉方程或线性纳维 - 斯托克斯方程进行分析和建模。这些方程用于模拟外部流与声场之间的单向交互,即对流声学。应用范围覆盖喷气发动机噪声分析,以及模拟声学流量传感器、带偏流和 / 或分级流的衬垫系统及有流消声器。

“热粘性声学”接口可用于准确模拟小几何尺寸的系统,其中的热边界层和粘性边界层损耗有着显著的影响;涉及的领域包括手机和助听器行业,并且对于所有换能器设计者来说都至关重要。

“超声波”分支包含 “对流波动方程,时域显式”接口,用于计算线性超声波的远距离 (相对于波长而言)瞬态传播。超声波分支下的接口不限于高频传播,通常还可应用于任何大型声学问题。

“几何声学”包含 “射线声学”接口和 “声学扩散方程”接口。这些物理场在声波波长远小于特性几何特征的高频极限下有效。这两个接口都适用于房间和音乐厅的声学建模。例如,“射线声学”接口还可用于室外场景。

“声学模块”能为工程师提供很大的帮助。通过使用三维仿真,工程师可以优化现有产品,并借助虚拟样机加快新产品的设计流程。此外,仿真还能帮助设计者、研究人员和工程师深入了解难以通过实验解决的问题。不仅如此,公司在实际测试和制造之前先对设计进行虚拟优化,不仅能节省时间,还能降低成本。

  • 版权声明 本文源自 网络, 整理 发表于 2025年2月22日
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